Grund- und Gesamtschule Heliosgelände

Stadtviertel und Cluster
Mit dem Konzept der integrativen Universitätsschule Köln, als gebundener Ganztagsschule, wird Schule zu einem integralen Lebensbestandteil der alle Facetten beinhaltet: Voneinander und Miteinander Lernen, Entspannen, Bewegen, Speisen, Spielen und vieles mehr. Diese Tätigkeiten müssen individuell und als Gemeinschaftserlebnis erfahren und verarbeitet werden können. Diesem Gedanken folgend wird Schule zuerst als Lebensraum begriffen, hierfür bedarf es keiner künstlichen "Lernwelt", sondern vielmehr der Fortschreibung und Verdichtung der vorgefundenen Qualitäten des Stadtquartiers.
Die für Ehrenfeld typische Heterogenität ist ein Abbild der heterogenen Zusammensetzung der Anwohner und Gewerbetreibenden. Diese Grundlage bildet den Ausgangspunkt für einen Lebens- und Lernort aus städtischen Zimmern, Loggien und Höfen. Die Schule bietet sich als zugehöriges Stadtquartier, als Cluster, im Stadtgefüge von Köln Ehrenfeld an. Dabei wird Schule weniger mit einem Gebäude assoziiert, als vielmehr mit einer Stadtstruktur, in der öffentliche, halböffentliche und private Räume existieren und den Schülerinnen, Schülern und Lehrenden ein vielschichtiges Angebot zur Verfügung stellen. Die Schule ist Abbild und Teil einer heterogenen Stadtgesellschaft.
Die angebotenen städtischen Zimmer, die sich je nach Bedarf auch zu Clustern zusammenschalten lassen, setzen Impulse, die partizipative und auf Interaktion setzende Lehr- und Lernkonzepte unterstützen.
In Analogie zur heterogenen gewachsenen Stadt als Handlungsraum, bilden gerade die individuellen Unterschiede von Menschen die zentralen Ausgangspunkte für das Gelingen eines integrativen Bildungs- und Lernansatzes. Als Entrée und Stadtfoyer dient ein fliessender Raum, der sich mit seinen Angeboten niederschwellig an alle Bewohner des Stadtquartiers richtet.

Städtebau
Die städtebauliche Figur der Grund- und Gesamtschule Helios nimmt die urbane Idee des Masterplanentwurfs auf und interpretiert die Kubatur des neuen Gebäudes als Grenzgänger zwischen dem Maßstab der Rheinlandhalle, als identitätsstiftender Teil des baulichen Umfeldes und des städtebaulichen Umfeldes des ehemaligen Arbeiterviertels Ehrenfeld mit seiner Diversität von Kleingewerbe- Industrie- und Wohnnutzungen. Der für Ehrenfeld typische hohe Anteil an teils divergierenden Nutzungen, aus Wohnen und Gewerbe, als Gegenwelt zu einer homogenen Stadtgesellschaft, wird zunehmend als Basis städtischer Qualität anerkannt, dieser Erkenntnis folgend, bildet auch der Lebens- und Lernort Schule selbst ein Umfeld vielfältiger Heterogenität. Das Cluster als “Labor der inklusiven Universitätsschule Köln” wird so zum Modell für die sich aktuell neu orientierende Stadtgesellschaft. Dem Wirkungsort Schule gelingt eine selbstverständliche Vernetzung innerhalb des Stadtgebiets weit über seine eigentlichen baulichen Grenzen hinaus.
Am Ehrenfeldgürtel erfolgt der bauliche Anschluss unmittelbar an die Brandwand des Nachbargrundstücks. Die leichte Überhöhung des Gebäudes bildet den vorgezogenen Auftakt zur Einleitung in die Vogelsanger Strasse. Die eigentliche Eckausbilung wird bewusst abgestuft und leitet so thematisch in die Volumetrie des Schulkörpers ein. Die Schule wird allein durch ihre Dimension und Bedeutung zum zeichenhaften Solitär in der Stadt, gleichzeitig vermittelt die ablesbare Körnigkeit der Nutzungen, von offenen und geschlossenen Lernlandschaften, die Einbettung in die typologische Diversität von Ehrenfeld. Während die Obergeschosse sich am Duktus der Stadt orientieren, versteht sich das Erdgeschoss als "selbstbewusst ausuferndes" Stadtteilfoyer, als Angebot für den Stadtteil Ehrenfeld. Die völlige Verglasung erlaubt bereits vom Strassenraum Einblicke in die zahlreichen Aktivitäten und ermöglicht so eine niederschwellige Aneignung für Nutzer und Besucher. Das Stadtfoyer wird als Aktions- und Kontemplationsraum erkannt und nimmt neben schulischen und universitären Funktionen auch alle öffentlichen Nutzungen, wie Sport- und Konferenzveranstaltungen auf. Während die Haupterschliessungen der Helios-Schule über die Vogelsanger Strasse im Bereich der großzügigen öffentlichen Durchwegung nach Norden erfolgt, steht den Primarklassen auch ein eigenständiger separater Zugang über einen westlich angeordneten Eingang zur Verfügung. Darüber hinaus können Bibliothek, Einfeldturnhalle und Verwaltung unabhängig vom grossen Stadtfoyer erschlossen werden.

Atmosphären, pädagogisches Konzept, Gestalt- und Konstruktionsprinzipien
Während das äußere Erscheinungsbild mit dem klaren Bild unterschiedlicher Kubaturen und gleichzeitig mit der Transluzenz der Fassade spielt, wird der Innenraum als Raumgefüge klarer Regeln von grossen Zimmern, die sich zu Zimmerfluchten zusammenschliessen lassen erkannt. Stützen und Unterzüge aus Sichtbeton lassen die Zimmer erlebbar werden, geschlossene Wände werden innerhalb dieser Struktur als hölzerne Füllungen erkannt, die auch zukünftig Möglichkeiten von verschiedenen Verschaltungen zulassen.
Im direkten Kontrast zu der Struktur der Zimmer, besitzen die Deckenuntersichten mit ihrer filigranen Struktur aus schlanken Furniersperrholzträgern eine leichte fast schwebende Anmutung. Alle technischen Einbauten, Licht und Akustikelemente sind zurückversetzt zwischen den Sperrholzträgern angeordnet, sodass eine "gefiederte" Deckenuntersicht entsteht. Die Spannrichtung der Sperrholzträger wechselt je nach Bedarf und Nutzung, sodass jeder Raum trotz der Gleichheit des Konstruktionsprinzips seine Eigenständigkeit erhält.
Während der Bodenbelag in den Stadtfoyers im Erscheinungsbild den Bodenbelag des Aussenraumes miteinbezieht (nur im Bereich der Bibliothek ist ein als Intarsie eingelegter dichter Filzbelag vorgesehen), erhalten die Lernlandschaften einen weichen Linoleumboden mit Korkunterlage. Die niveaugleich erschliessbaren Höfe werden gepflastert, grosse Pflanztröge nehmen Pflanzen auf. Die Hoffassaden werden in Teilen begrünt. Ein gefasster Aussenraum entsteht.

Freiraumgestaltung
Das Heliosgelände erhält eine einheitliche Gestaltung aus Belägen und akzentuierenden Objekten. Somit wird eine neue Freiraumstruktur, die für das Gesamtquartier zur Verfügung steht, ablesbar und nutzbar gemacht. Es wird ein Belag mit industrieller Anmutung, d.h. ein Asphalt bzw. Betonbelag mit hohem Begeh- und Berollkomfort für vielfältige Sport- und Spielnutzungen, eingebaut. Für Sonderflächen wird ebenfalls ein Belag mit industrieller Anmutung, d.h. ein kostengünstiges großformatiges gerumpeltes Betonpflaster verwendet. Mastleuchten zonieren die Wegeflächen im ansonsten fliessenden Aussenraum und stellen die notwendige Ausleuchtung sicher. Die bestehenden Stellplätze werden im Belag dezent markiert und bleiben erhalten. Grundsätzlich ist es möglich auch weitere Stellplätze bei Bedarf an geeigneten Stellen zu integrieren. Ein immer wiederkehrendes Objekt, das aus einem Baum-Zwilling und einer robusten großen Sitzbank besteht, markiert besondere Orte und bietet Anlass für Aufenthalt. Die Dimension ist reduziert, um den Freiraum nicht zu verstellen, so dass keine Angsträume entstehen und ein gutes Sicherheitsgefühl gegeben ist.

Der Schulhof wird durch einen hellen Asphaltbelag markiert, der mit dem Boden der Erdgeschoßhalle der Schule korrespondiert und Aula und Schulhof zu einer Einheit verbindet.
Auf Zäune wird verzichtet. Dieser Belag ist gut begeh- und berollbar und bietet Orientierung für die Benutzung und Beaufsichtigung, da er die Ausdehnung des Schulhofs anzeigt. In diesen Belag sind unterschiedliche integrative Spiel-, Rückzugs- und Aktivitätsobjekte integriert. Diese Objekte sollen in der späteren Detailplanung in Zusammenarbeit mit den Schülern geplant werden. Lichte Bäume umspielen die Objekte und geben Schatten und bilden den „Schulraum“. Nördlich vor der Aula liegt ein offener Schulhofstreifen, der einige Sitzobjekte beherbergt. Entlang der Seiten der Schule werden Fahrradbügel eingebaut. Die Dachgärten für die Primarstufe wirken als niederschwellige Freiluftzugänge, geschützt und gut zu beaufsichtigen. In einen rutschfesten, robusten Plattenbelag werden multifunktionale Grünflächen eingebaut, die einerseits das Gärtnern durch Schüler zulassen (Grabeschutz auf der Drainschicht und Zugangsmöglichkeiten für Schüler mit Einschränkungen) und anderseits den Dachgarten schmücken. Sitzbänke bieten Aufenthalt an und werden in teilbereichen (Primarstufe) durch kleine Bewegungsspielgeräte ergänzt. Teile der Hofwände erhalten eine Begrünung.

Erschliessung
Die schulischen Nutzungen beginnen oberhalb des grossen und kleinen Stadtfoyers, die Stadtfoyers verstehen sich als öffentliche und halböffentliche gedeckte Plätze die Nutzungen von Sport, Mensa, Bibliothek und Auditorium können vom ganzen Stadtquartier genutzt werden und tragen zur städtischen Vernetzung der Schule bei. Gleichzeitig wird dieser Bereich auch als gedeckter Pausenhof genutzt, die bewusste Integration der Turnhallen lässt sowohl Schul- und als auch Vereinssportveranstaltungen zu einem städtischen Erlebnis werden.
Alle Erschliessungen erfolgen über diese Foyers, sie sind damit ein wichtiger Teil der informellen Begegnung und Orientierung im Hause. Die Primarstufe kann separat erschlossen werden, sodass kleine Kinder zuerst eine unmittelbare Beziehung zu "ihrem" Gebäudeteil aufbauen können. Die Schulstrassen werden neben den notwendigen Treppen und Aufzügen direkt vom Foyer über grosszügige gewendelte Treppen erschlossen, die kaskadenartig weiter in die Obergeschosse überleiten. Die Schulstrassen sind immer wieder an die offenen Höfe angeschlossen und erlauben auch geschossübergreifende Durchblicke.
Die einzelnen Lernlandschaften sind als eigenständige Zimmer ausgebildet und lassen sich je nach Bedarf zu den Auditorien erweitern. Den Lernlandschaften vorgelagert sind offene und teils pergolaartig gedeckte Höfe die für die Primarstufe zu einem Schulhof im 1. Obergeschoss zusammengeschlossen werden. Die Kombination aus Lernlandschaften mit unmittelbarem Hofzugang ermöglicht den Unterricht im Freien, gleichzeitig sind die Höfe Licht- und Luftfänger und bieten Raum zur Kontemplation. In Kombination mit den Möglichkeiten der Lernlandschften sind diese Räume fundamentale Bestandteile der Raumkomposition, sie bieten im wahren Wortsinn das Erlebnis von "Freiheit" unter freiem Himmel, gleichzeitig bilden sie einen Schutzraum für Rückzug und Besinnung. Durchatmen wir hier zum Ereignis.
Der Gebäudeteil an der Ecke Vogelsanger Strasse / Ehrenfeldgürtel, der vorzugsweise über das Kleine Stadtfoyer erschlossen werden kann, ist vornehmlich universitären und den Nutzungen der Verwaltung und Schulleitung vorbehalten.

Fassadenaufbau / Erscheinungsbild
Die differenziert ausgebildete Gebäudekubatur der Obergeschosse erhält eine vorgehängte Fassadenhülle aus einer feingliedrigen, leichten, fast stofflichen Struktur. Diese erste Fassadenschicht besteht aus perforierten, gekanteten und hell emaillierten Metallprofilen. Die Perforation ermöglicht ein fast weiches halbdurchsichtiges Erscheinungsbild, es entsteht der Eindruck eines leichten, partiell fast durchsichtigen Gebäudevolumens. Die hinterlüftete Metallfassade ist der gedämmten mit einer farbigen Fassadenbahn (z.B. Stamisol) verkleideten, hinteren Fassadenebene vorgehängt. Die Fensteröffnungen liegen in der Dämmebene und werden sowohl als Festverglasungen, als auch als manuelle Öffnungsflügel ausgebildet. Zum Strassenraum sind hinter der perforierten Metallfassade Lüftungsklappen angeordnet. Diese sind wettergeschützt und können ebenfalls zur Nachtauskühlung herangezogen werden. An den direkt besonnten Fassaden ist im Fassadenzwischenraum ein aussenliegender Sonnenschutz angeordnet. Der Blendschutz wird über innenliegende textile Behänge gewährleistet. Die tragenden Wandscheiben der Obergeschosse bestehen aus Stahlbeton. Die kompletten Erdgeschossfassaden sind als filigrane Ganzglaskonstruktion vorgesehen. Zur Minimierung von ungewünschten Wärmeeinträgen und Blendungen erhalten die Gläser in Teilbereichen eine leichte Bedruckung. Zusätzlicher Blend- und Sonnenschutz erfolgt durch textile Behänge.

Klima- Energiekonzept
Ziel des Klima- und Energiekonzeptes ist es, für Lehrer und Schüler optimale Tageslicht- und Frischluftversorgung zu gewährleisten und einen hohen visuellen, thermischen und akustischen Komfort bei minimiertem Energiebedarf zu bieten.
Die Frischluftversorgung in den Klassenzimmern wird einerseits über eine mechanische Grundlüftung mit Wärmerückgewinnung gewährleistet. Durch Überströmelemente in den Trennwänden zu den "Schulstrassen" werden diese ebenfalls durchströmt und eine kontrollierte Grundlüftung während der Unterrichtsstunden sichergestellt. In Kombination mit einer Stosslüftung über Fensteröffnungen zu den Höfen während der Pausen wird eine optimierte Luftqualität für die Schüler bei minimiertem Stromenergiebedarf für Luftförderung und etwa 40% geringeren Schacht- und Zentralendimensionen gewährleistet.
Die Erdgeschossnutzflächen inklusive der Sporthallen werden über die zentralen Lüftungsanlagen mit integrierter Wärmerückgewinnung be- und entlüftet. In den Sporthallen erfolgt die Einbringung der Frischluft über in Wänden bzw. Tribühnen integrierte Quellluftauslässe. Dadurch wird die Frischluft langsam und zugfrei dort eingebracht, wo Sportler und Zuschauer sich befinden. Die erwärmte Abluft steigt in den Hallen auf und kann unterhalb der Decke abgesaugt werden. In Kombination mit einer Sportbodenheizung wird so ein komfortables Raumklima sichergestellt.
Durch eine Kombination von Dreifachisoliergläsern mit einem U-Wert der Verglasung von 0.6 W/m²K und optimierten Rahmenkonstruktionen sowie optimierten Dämmstärken wird ein hoher Nutzerkomfort erreicht. Externe solare Wärmelasten werden durch außenliegenden Sonnenschutz wirksam reduziert, der Licht lenkende Eigenschaften aufweist und somit eine Optimierung der Tageslichtverfügbarkeit in den Klassenräumen ermöglicht.
Über in die Betondeckenelemente integrierte Bauteilaktivierung wird im Winter eine Grundtemperierung und im Sommerfall über den Strahlungskühleffekt eine sanfte Kühlung der Klassenräume ermöglicht. Die individuelle Raumtemperierung im Winter erfolgt über an den Fassaden angeordnete Heizkörper.
Ein unterhalb der Bodenplatte des Gebäudes verlaufendes Erdabsorbersystem stellt im Winter Niedertemperaturwärme für eine geothermische Wärmepumpe zur Verfügung und ermöglicht eine regenerative Kühlung der Bauteilaktivierungen im Sommer ohne eine mechanische Kälteerzeugung zu erfordern. Die Spitzenlastversorgung im Winter kann über einen Fernwärmeanschluss oder im Gebäude Kraft-Wärme-Kopplung mit Spitzenlastkessel realisiert werden.
Ein weiterer Baustein zur Schonung der Energieressourcen ist die Nutzung von Sonnenenergie über dachintegrierte Photovoltaikmodule auf den höchst gelegenen Dachflächen. Durch eine optimierte Auslegung der Photovoltaikanlagen kann ein hoher Teil des erzeugten Stromes selbst im Gebäude genutzt werden, was die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlagen deutlich verbessert.

Wirtschaftlichkeit/Tragwerk
Das Tragwerk ist als robuste und wirtschaftliche Stahlbeton-Konstruktion vorgesehen. In den oberen Geschossen sind zudem tragenden Deckenteilen in Holz-Verbundbauweise geplant.
Die tragende Struktur gliedert sich in einen regelmäßigen Stahlbeton-Rost mit Spannweiten zwischen 12 und 18 m, wobei die Stützen untereinander mit massiven Stahlbeton-Unterzügen verbunden sind. In den unteren Geschossen werden die Deckenflächen, auf Grund der öffentlichen und umgebungsdingten Beanspruchung, in Stahlbeton ausgeführt. Abhängig von der Spannweite sind hier Unterzüge in einem Feld geplant. In dem oberen und nicht öffentlichen Räumen werden die Deckenflächen im Stahlbetonrost in Holz-Verbundbauweise ausgeführt. In einem regelmäßigen Abstand werden schlanke Furniersperrholzträger mit der Stahlbetonplatte zu einem effektiven Verbundsystem zusammengefügt. Die Anforderungen an den konstruktiven Brandschutz können durch den Betonanteil in der Verbundkonstruktion einfach und unterhaltsfrei erreicht werden.
Zur globalen Aussteifung des Gebäudes dienen eine Vielzahl von durchgängigen Stahlbetonkernen und Wandscheiben an den Treppenhäusern und Aufzügen. Durch seine einfache, aber robuste Konstruktion ist das Gebäude wirtschaftlich zu erstellen, die Ausformung des Baukörpers optimiert bereits die Möglichkeiten der natürlichen Belichtung und Belüftung die integrativ eingesetzte Haustechnik garantiert reduzierte Wartungskosten.

Brandschutzkonzept
Die baurechtliche Konzeption des Entwurfs erfolgt auf Grundlage der Bauordnung, der Schulbaurichtlinie und der Sonderbauverordnung für Garagen im Land Nordrhein- Westfalen.
Für die Führung der Rettungswege gibt es grundsätzlich unterschiedliche Möglichkeiten, der Entwurf verfolgt die Ausbildung von „Compartments“, welche aus Lernlandschaften mit variablen Wänden und bespielbaren Flurbereichen bestehen. Die üblicherweise maximale Größe von Compartments von 400 m² wird in einem vertretbarem Maß überschritten, für die Überschreitung werden Kompensationsmaßnahmen vorgesehen, neben abgeschlossenen Treppenräumen werden die Geschossverbindung mittels Brandschutztoren gesichert somit können auch die Schulstrassen als Rettungswege genutzt gleichzeitig als Aufenthaltsraum "bespielt" werden. Zur Sicherstellung der Rettungswege kann von jedem Cluster ein Treppenraum unmittelbar erreicht werden. Der zweite Rettungsweg führt über den Treppenraum eines benachbarten Clusters oder über eine Schulstrasse. Erdgeschossig können nicht alle Treppenräume direkt ins Freie geführt werden, die gute Sichtverbindung in Verbindung mit Kompensationsmaßnahmen lässt eine Entfluchtung auch über das Hallenfoyer zu. Für eine möglichst offene Gestaltung des Erdgeschosses wird im Erdgeschoss eine Sprinkleranlage vorgeschlagen (Teilsprinkleranlage). Sprinkleranlagen in Schulen werden in Fachkreisen kontrovers diskutiert. Sprinkleranlagen lösen zwar immer nur lokal auf das Ereignis begrenzt aus, eine Fehlauslösung an einem Sprinklerkopf, beispielsweise durch eine mechanische Beschädigung, kann jedoch einen immensen Schaden nach sich ziehen. Um diesem vorzubeugen, aber die gestalterischen, betrieblichen und finanziellen Vorteile, die mit der lokalen Sprinkleranlage einhergehen zu nutzen, wird eine sogenannte vorgesteuerte Sprinkleranlage empfohlen. Diese wird erst dann tätig, wenn die Brandmeldeanlage sowohl Rauch in der jeweiligen Nutzungseinheit detektiert und gleichzeitig ein Sprinklerkopf aktiviert wird. Durch die Kopplung dieser beiden (jeweils schon erforderlichen) Anlagen, wird das Risiko einer Fehlauslösung der Sprinkleranlage auf ein Minimum reduziert. Eine von zentraler Stelle zu betätigende Alarmierungsanlage wird als erforderlich erachtet und ermöglicht es bei einem Brandereignis alle Anwesenden zu alarmieren, damit diese die Rettungswege ins Freie aufsuchen. Eine automatische Ansteuerung der Alarmierungsanlage über Druckknopfbrandmelder oder Rauchdetektoren wird auf- grund von Belangen der polizeilichen Gefahrenabwehr als nicht sinnvoll angesehen. Eine Sicherheitsbeleuchtung ermöglicht eine verkehrssichere Begehbarkeit auf den Erschließungswegen und in innen liegenden Räumen für den Fall, dass die allgemeine Stromversorgung ausfällt. Eine Brandfallsteuerung für Aufzüge, die Festschreibung der organisatorischen Brandschutzmaßnahmen in einer Brandschutzordnung sowie das Vorhalten von Flucht- und Rettungsplänen und von Feuerwehrplänen ermöglichen ein geregeltes und sicheres Verlassen des Gebäudes und einen schnellen Einsatz der Feuerwehr.