Erweiterung Alexander von Humboldt Gymnasium in Konstanz

ARCHITEKTONISCHES KONZEPT

Städtebau
Die Situation wird mit einer klar strukturierten Aufstockung ergänzt. Vorrangiges Ziel ist es die eher heterogene Situation der Anbauten zu beruhigen.

Dachlandschaft
Das baulich scharf gezeichnete Volumen der Erweiterung wird mittels einer deutlich ausformulierten Fuge vom Bestand getrennt. Damit erhält die Erweiterung ihre Eigenständigkeit und schafft in der Architektursprache eine Analogie zum benachbarten Pulverturm.

Kokon
Die Kokonartig mit einem Screen umwobene Fassade schafft ein einheitliches Erscheinungsbild. Durch leichtes Erhöhen der vorhandenen Brüstung in Kombination mit einem auskragendem Gesims entsteht ein einheitlicher Höhenabschluß des Bestandes. Die gestalterisch gewünschte Fuge zwischen Gesims und Screen gibt den Rundumblick exakt auf Sitzhöhe frei. Der Screen übernimmt windunabhängig die Beschattungsfunktion sowohl des Sehschlitzes aufgrund der Geometrie (Fuge) als auch der darüberliegenden Verglasung, die zur optimalen Ausleuchtung der Klassen dient. Der textile Filter ist von innen nur dezent spürbar; die Durchsicht ist gegeben.

Lernlandschaft
Die regulären Klassen sind nach Osten beziehungsweise Westen orientiert und in der baulichen Struktur klar ablesbar definiert. Die Mittelzone wird zur Lernlandschaft. Das Atrium belichtet den zentralen Bereich und schafft darüber hinaus weitere didaktische Spielräume (Aussenklasse, Entspannung, Zentrierung).

Flexibilität
Vier der regulären Klassen lassen sich zu je zwei Doppelklassen kombinieren. Die Flurwandelemente der Klassen sind aus funktionalen Gründen (Schallschutz, Brandschutz und Versorgung) statisch geplant. Die Lernlandschaft selbst ist um das Atrium herum mittels beweglicher Wandelemente in unterschiedliche Flächen von 45 mÇ bis 200 mÇ, beziehungsweise ganz offen, wandelbar. So lässt sich optimale Flexibilität mit minimalen Investitionskosten erreichen.

Wirtschaftlichkeit
Die Eingriffe in den Bestand werden gering gehalten. Das leistungsfähige Dachtragwerk übersteigt keine transportfähigen Dimensionen und kann vor Ort bereits vorbestückt mit der Haustechnik in kürzester Zeit montiert werden. Mit wenig flexiblen Wandelementen lassen sich vielfache Raumkombinationen kostengünstig erzeugen.

Ökologie
Dezentral in den Kastenträgern angeordnete Kleinlüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung lassen den Bedarf gezielt steuern. Das Dach bietet Möglichkeiten zur Solarstomerzeugung.




STATISCHES KONZEPT

Schnelle Montage, geringes Gewicht und die Ertüchtigung der Sporthallendecke sind die Leitgedanken bei der Entwicklung des Tragwerks.

Haupttragwerk
Das Haupttragwerk besteht aus 6 stählernen Kastenträgern. Sie wirken als durchlaufende Zweifeldträger mit Spannweiten 15,90 m und 18,30 m und sind in den Achsen 1, 2 und 4 vertikal auf den Bestand abgestützt. Gleich ausgebildete Attikaträger sammeln die Lasten in Achsen 1 und 4 und leiten diese auf Stützen weiter. Stählerne Brüstungsträger verteilen die Einzellasten auf den Bestand.

Nebenträger
Die Nebenträger bestehen aus Walzprofilen und liegen im Abstand von ca. 3,05 m auf den Hauptträgern auf. Auf den Nebenträgern wird eine 5 cm hohe Trapezblechdecke als mitwirkende verlorene Schalung für 10 cm dicken Aufbeton verlegt. Damit entsteht mit den Trägern eine steife Stahl-Beton-Verbundkonstruktion.

Aussteifung
Die Verbunddecken wirken als starre ebene Scheiben. Diese leiten die Horizontalkräfte auf sechs Auskreuzungen in der Außenfassade weiter.

Ertüchtigung der Sporthallendecke
Die bestehenden Stahlträger sind für eine höhere Nutzlast auszulegen. Dies wird erreicht durch eine Spannweitenverkürzung. Zu diesem Zweck werden die bestehenden Träger mittels Zugstützen in Achse 3 mit dem Hauptträgerwerk gekoppelt. Mit verstellbaren Muffen- verbindungen kann die statische Wechselwirkung der Koppelung mit frei wählbarer Vorspannung entsprechend den statisch-dynamischen Anforderungen eingestellt werden.

Brandschutz
Das Haupttragwerk, die Sporthallenträger und die Zugstützen erhalten Brandschutzverkleidungen. Die Nebenträger können durch Kammerbeton ertüchtigt werden. Die Trapezblechverbunddecke ist durch bewehrten Aufbeton geschützt.



VERSORGUNGS- UND KLIMAKONZEPT

Das Energiekonzept für den Neubau der Schulaufstockung in Konstanz wurde speziell auf die Besonderheiten einer Schulaufstockung auf eine bestehende Sporthalle abgestimmt. Ziel bei einer Aufstockung ist es, das bestehende Gebäude, das aufgestockt wird, so gering wie möglich baulich zu verändern, um Kosten und Zeit zu sparen.
Das statische Konzept sieht Hohlkastenprofile mit einer Höhe von 1,5 m und einer Breite von 3,8 m vor. Die Höhe dieser Bauteile wird für die Integration der gesamten Lüftungstechnik genutzt.
Die größten Anforderungen an die Haustechnik werden durch die Belüftung der Schulräume vorgegeben. Eine reine Stoßlüftung in den Pausen hat sich bei vielen Messungen als oft unzureichend dargestellt. Bei Messungen wurden häufig maximale Arbeitsplatzkonzentrationen von über 4000 ppm CO2 festgestellt. Diese hohen Werte erschweren ein konzentriertes Arbeiten.

Jeder Klassenraum erhält sein ihm zugeordnetes Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung mit jeweils 1000 mÑ/h. Diese dezentrale Lösung hat zwei Vorteile:
1. Lüftungsgeräte mit 1000mÑ/h können problemlos in die Kastenträger integriert werden
2. Jede Klasse kann individuell und bedarfsgerecht über CO2- und Anwesendheitssensoren geregelt werden. So wird nur der Raum gelüftet, der auch tatsächlich belegt ist und dessen CO2-Konzentration über 1500ppm liegt.


Energieversorgung
Die Wärmeversorgung erfolgt über die zurzeit bestehende Heizungsanlage der Schule. Um eine künftige Nutzung von Geothermie zu ermöglichen, werden die Gipskartondecken mit eingespachtelten Kapillarrohrmatten als Flächenheizystem versehen. Die Zuluft wird von Norden auf der zum Rhein orientierten Gebäudeseite im Schatten angesaugt. Dies gewährleistet, dass die Frischluft im Sommer maximal kühl ist und die Quelllüftung auch im Sommer funktioniert, weil die Frischlufttemperatur unterhalb der Raumlufttemperatur liegt.


Tageslicht
Das Tageslicht wurde auf die spezielle Seelage mit zum Teil hohen Windgeschwindigkeiten optimiert. Die Fassade besteht aus einer hoch selektiven Sonnenschutzverglasung mit einer Lichttransmission von 66% und einem Energiedurchlassgrad von 33%. Davor wird ein Stoff mit einer Lichttransmission von 30% gespannt.
Über der Brüstung bietet ein horizontales Fensterband freie Durchsicht für eine sitzende Personen. In diesem Bereich ist der Sonnenschutz durch den Überstand der Fassade gewährleistet.
Auch der obere Teil mit dem außen liegenden Stoff ermöglicht einen sehr guten Außenbezug. Die Lösung stellt insgesamt einen guten Kompromiss zwischen Sonnenschutz an heißen und sonnigen und guter Tageslichtversorgung an komplett bewölkten Tagen dar. Außerdem ist der Sonnenschutz auch voll funktionsfähig, wenn konventionelle außen liegende Jalousien bei Wind hochgefahren werden müssen und ihre Sonnenschutzfunktion nicht mehr wahr nehmen können.


Klimakonzept
Die Räume können im Sommer mechanisch be- und entlüftet werden. Die Luftverteilung erfolgt ausschließlich über statisch notwendigen Hohlraumträger. Von dort wird die Luft über Schächte, innerhalb der Schrankzonen in die Räume verteilt. Die Frischluft quillt mit sehr geringen Geschwindigkeiten aus Öffnungen im unteren Bereich der Klassenzimmer und Flurzonen aus. Die Absaugung der verbrauchten und erwärmten Abluft erfolgt ebenfalls direkt am Schacht. Diesmal im oberen Bereich.
Sowohl Zu- und Abluft direkt an den Schacht anzuschließen, führt zu sehr geringen Druckverlusten und damit zu einer sehr energiesparenden Lüftung. Außerdem werden die Investitionskosten für den Lüftungsbau auf ein Minimum reduziert. Mit geringst möglichem Aufwand kann eine maximal komfortable und effiziente Lüftung realisiert werden. Natürlich können bei Bedarf zu jeder Zeit die Fenster geöffnet werden.
Auf eine natürlich angetriebene Nachtluftspülung des Gebäudes, die elektrisch zu öffnende Fenster verlangt, wird bewusst verzichtet, da diese Maßnahme im Vergleich zum Nutzen unverhältnismäßig hohe Investitionskosten für Datenpunkte, elektrische Fensterantriebe und Gebäudeleittechnik verursacht. Außerdem verfügt das Gebäude aufgrund statischer Anforderungen über ausschließlich leichte Bauteile, die nicht im Stande sind, Wärme zu speichern. Im Winter werden alle Räume mit einem Flächenheizsystem an den Decken in Form von eingespachtelten Kapillarrohrmatten beheizt.