Neubau eines Sportfunktionsgebäudes mit Erweiterungsbau für die Johann-Strauß-Grundschule

Das Wettbewerbsgebiet für den Erweiterungsbau der Johann-Strauß-Grundschule und
Sportfunktionsgebäude liegt an der Schnittstelle zwischen kleinmaßstäblicher offener
Wohnstruktur im Norden und großmaßstäblichen Baukörpern im Süden. Die mit Alleebäumen bestandene Cecilienstraße trennt nicht nur das heterogene Stadtbild sondern auch die beiden Nutzungsbereiche Grundschule und Außensportanlagen.
So kommt dem neuen Gebäude eine zentrale Rolle zwischen unterschiedlicher Baustruktur und differenzierter Funktionsnutzung zu.
Der zweigeschossige Erweiterungsbau nimmt die unmittelbare (Wohn)bebauung auf und
entwickelt in seiner Ausformulierung ein klares Volumen, das sich zu der großmaßstäblichen Bebauung behauptet.
Mit seinem kompakten Volumen rückt der Baukörper als „Adresse“ an die Cecilienstraße und bildet einen räumlichen Abschluss für den nördlich gelegenen Pausenhof. Gleichzeitig orientiert er sich durch seine Ausschnitte nach Norden und Süden. Im Süden bleibt ein großmöglicher Freiraum erhalten und kann weiterhin als Außenraum von Sport und Schule genutzt werden.
Der Erweiterungsbau gliedert sich in zwei klar ablesbare Funktionseinheiten. Im westlichen Teil des Erdgeschoßes befinden sich die Räume der Sportfunktionsnutzung. Im östlichen Teil des Erdgeschoßes und gesamten Obergeschoß die Schulnutzung mit Außenraumbezügen. Grundschüler und Sportler betreten den Erweiterungsbau über nördlich gelegenen Eingangsbereich. Der leicht zurückgesetzte Bereich wird unmittelbar durch den Gymnastik- und Gruppenraum flankiert und öffnet sich mit Blick über die Cecilienstraße auf den Pausenhof. Am Foyer liegt der (getrennt erschließbare) Jugend- und Mehrzweckraum. An ihn schließen westlich die Umkleiden und Sanitäranlagen an. Der Nebeneingang für die Sportler befindet sich im Westen an dem derzeitigen Außeneingang (Rettungszufahrt). Damit ist eine Trennung der Bereiche Sport und Schule jederzeit gewährleistet. Außentoiletten und die Technikräume befinden in einem eigenen Gebäude mit direkter Zuordnung zu den Sportfeldern. Im östlichen Teil des Gebäudes liegen Gruppenraum und die Räume einer Klasseneinheit mit Außenterrasse die unmittelbar in den grünen Freiraum integriert ist („Grünes Klassenzimmer“). Das Obergeschoß gehört den GrundschülerInnen mit dem mittig gelegenen Konferenzraum der
Erzieher und LehrerInnen. Eine zentrale einläufige Treppe erschließt die zwei anderen
Klasseneinheiten. Lufträume verknüpfen Foyer und die Bewegungsbereiche der Grundschule und des Sportes miteinander. Die aus zwei Klassenräumen und Mittelraum bestehende Einheiten gruppieren sich um diese Lufträume und unterstützen die Kommunikation im Haus. Im nördlichen Bereich sind zentral Materialraum und Toilettenanlage untergebracht. Die in das Gebäude eingeschnittenen und farbig gestalteten Terrassen bilden außen und innen liegende Spiel- und Freiflächen, die Bewegungsanreize und vielfältige Bewegungsmöglichkeiten bieten. Hier können die GrundschülerInnen in eine eigene geschützte Welt des Lernens und Förderns abtauchen. Je eine Terrasse orientiert sich thematisch und farblich zum bestehenden Außenraum (Grundschule - rötliche Farbgruppe und Außensportanlagen - grünliche Farbgruppe).
Jede Klasseneinheiten besitzt damit klare Außenraumbezügen in Form von Terrassen im Erdbzw. Obergeschoß.

Der kompakte Stahlbetonbau mit den optimierten Fensteröffnungen für natürliche Belichtung und Belüftung präsentiert sich in einer alterungsfähigen Klinkerfassade. Sie nimmt Bezüge mit warmen Farbtönen zu der bestehenden Grundschule und dem Baum bestandenen Freiraum auf. Sportfunktionsfassade und Schulfassade unterscheiden sich subtil in ihrem unterschiedlichen Relief des Klinkers. Die (Klassen)fenster des Schulbereiches setzen sich mit umlaufend hellen Steinfaschen von den Fenstern des Sportfunktionsbereiches ab. Zur Vermeidung der sommerlichen Überhitzung entlang der Süd, Ost- und Westfassade dient ein außen liegender Lamellensonnenschutz.
Die eingeschnittenen Außenbereiche mit der farbig transparenten Gußglasfassade ermöglichen ein farbiges Spiel innerhalb und außerhalb des Gebäudes und tragen zur Einzigartigkeit und Identität der Schule bei. Die Beläge der Süd- und Nordterrassen mit ihrem farbigen Kunststoffgranulat nehmen Bezüge zu den Spiel- und Sportflächen der Gesamtanlage auf.

Fundierend auf mehreren bereits realisierten Schulbauten der heutigen Zeit und den daraus gewonnenen Erkenntnissen über Energieverbrauchswerte, Ausführung der Gebäudehüllen und dem Nutzerverhalten, kann definiert werden, dass sich allgemein eher eine Kühllastproblematik anstatt einer Heizlastproblematik in Schulgebäuden ergibt. Dies resultiert aus den bereits sehr hoch qualitativen Gebäudehüllenausführungen der heutigen Zeit (geringe Wärmeverluste durch die Fassade) und andererseits durch die ständig zunehmenden inneren Lasten durch Abwärme von Geräten, Personen und Beleuchtung sowie externen Strahlungsgewinnen. Beispielsweise ergeben sich in einem Standardklassenraum mit ca. 65m² und ca. 30 Schülern, interne Abwärmegewinne von ca. 3000-4000 Watt. Im Gegensatz dazu verdeutlicht eine berechnete Heizlast eines solchen Raumes von ca. 2000-2500 Watt die oben angeführte Problematik.
Zusätzlich zu den herrschenden Raumtemperaturen in den jeweiligen Räumen, ist aber auch der CO2-Gehalt der Räume ein wesentlicher Faktor für ein ausgezeichnet funktionierendes Schulgebäude. Ebenfalls aus Erfahrung wissen wir, dass herkömmliche Schulgebäude während der Unterrichtszeit einen CO2-Wert von 2000-2500 ppm erreichen, welcher auch durch Fenster- Stoßlüftung in den Pausenzeiten nicht reduziert werden kann. Das Optimum für eine hohe Konzentration von Personen stellt ein Wert von ca. 500-600 ppm dar. Diese Erfahrungen sollen bei neu geplanten Schulgebäuden auf jeden Fall berücksichtigt werden um der nachwachsenden Generation optimale Randbedingungen für Ihr Lernen zu ermöglichen.

Auf Basis von computerunterstützten Simulationen der Gebäudehülle, sind die jeweiligen Außen- (Verglasungen, Dach, etc.) und Innenbauteile (Decke, Wände, etc.)Bauteile, energetisch optimiert. Dabei werden bei opaken Bauteilen entsprechende U-Werte von 0,10 bis 0,20 W/m²K erreicht. Die Außenverglasungen erreichen dabei U-Werte von 1,05 bis 1,2 W/m²K (inkl. Rahmenanteil) und sind gemeinsam mit den sehr guten Wärmeübergangszahlen der opaken Bauteile verantwortlich für einen geringen Heizenergiebedarf. Zur Vermeidung der sommerlichen Überhitzung entlang der Süd, Ost- und Westfassade dient ein außen liegender Lamellensonnenschutz. Als Resultat dieser Optimierung der Gebäudehülle unter Berücksichtigung der internen und externen Lasten im Kühl- und Heizfall, werden Energiebedarfszahlen von ca. 20-25 kWh/m²a (Heizenergiebedarf) bzw. 15-30 kWh/m²a (Kühlenergiebedarf) erreicht. Diese Werte bilden die Grundlage für eine Investitionskosten- bzw. betriebkostenoptimierte Anlagentechnik.

Für den Schutz einer sommerlichen Überhitzung werden bereits erwähnte, außenliegende
Lamellen verwendet. Diese können elektromotorisch in verschiedenen Stellungen gefahren
werden, um einerseits eine Komplettbeschattung und andererseits eine Tageslichtnutzung des oberen Raumdrittels zu ermöglichen. Dadurch wird nicht nur der Einsatz der Kunstlichtanlage (Stromkosten) stark reduziert, sondern auch neue Qualitäten der Innenräume durch gezielt geleitetes Tageslicht geschaffen.

Ausgeglichene Temperaturverläufe, geringe Spitzenlasten im Heiz- und Kühlfall, geringer
Energieverlust beim Frischluftaustausch, geringer bautechnischer Aufwand bei der Herstellung sind nur einige der wesentlichen Faktoren eines optimal funktionierenden Energiekonzepts. Als Basis für eine optimale Energieversorgung und Schaffung höchstmöglicher Behaglichkeit, dient die bereits aus bautechnischer Sicht benötigte Tragwerkskonstruktion des Gebäudes. Die Ausbildung der Decken ohne zusätzliche Unterhangdecken, ermöglicht die Nutzung von großflächiger Speichermasse. Durch entsprechende Betonqualitätsmerkmale ergibt sich eine Speicherkapazität von ca. 180 W/m²K. Diese Speicherfähigkeit von Wärmeenergie wird über eine Aktivierung des Betonkernes (jeweilige Stahlbetondecken in den Räumen) mittels Frischluft direkt im Raum genutzt. Das Konzept basiert auf in die Decken eingelegten Alu-Rippenrohren, durch welche über eine zentrale Lüftungsanlage, aufbereitete Frischluft geführt wird.
Durch dieses System ist es möglich einerseits auf eine Fensterlüftung zu verzichten und durch eine kontrollierte Be- und Entlüftung der Räume den nötigen Frischluftwechsel für niedrige Luftbelastungen (CO2) sicherzustellen und andererseits um in den Betonmassen gespeicherte Wärmeenergie direkt dem Raum zu entziehen bzw. zuzuführen.
Im Kühlfall durchströmt die eingebrachte Frischluft den Betonkern und entzieht diesem die
gespeicherte Wärmeenergie. Dadurch kühlt sich die gesamte Speichermasse kontinuierlich ab und resultierend daraus ergeben sich deutlich kühlere Raumtemperaturen. Dabei liegt der größte Vorteil dabei bei der Vermeidung von Lastspitzen, welche durch die „trägen“ Massen abgefangen werden. Im Heizfall wird nur minimal aufbereitete (erwärmte) Frischluft in die eingelegten Alu-Rohre eingeblasen – dabei nimmt die durchströmende Luft über die Rippung im Inneren des Rohres die
gespeicherte Wärmeenergie auf und wird mit ca. 1K Temperaturunterschied in den Raum über einen Quellluftauslass eingeblasen. Zusätzlich sind im Bodenbereich entlang der Außenverglasungen, Heizungsrohre mit „Lamellen“ in einem Bodenkanal installiert, welche den Kaltluftabfall an der kalten Glasfront abfangen und somit das Behaglichkeitsempfinden stark steigern. Diese Lamellenrohre werden einfach über ein Thermostatventil im Raum geregelt und bieten somit höchsten Komfort mit einfachster Technik. Die Ausführung der Luftauslässe als Quelllüfter, sichert eine garantiert zugfreie Einbringung der Frischluft. Eine energieverschwendende Fensterlüftung wird dabei nicht mehr benötigt und die anfallende Wärmeenergie wird über eine zentrale Wärmerückgewinnungseinheit (Doppelplattentauscher) im Lüftungsgerät geführt und wieder genutzt. Die Abfuhr der verbrauchten Luft in den Räumen erfolgt mittels schallgedämmten Einheiten in der Trennwand zu den Gängen. Durch die zentrale Absaugung der Abluft über diese Einheiten in den Gangbereich, wird somit gleichzeitig die erforderliche Raumtemperatur in den Verkehrsflächen sichergestellt. Das vorgeschlagene Energiekonzept ist optional zusehen und auf einen längeren Zeitraum
betrachtet eine äußerst wirtschaftliche Alternative. Es werden dabei die Aspekte des
energieoptimierten Bauens im Sinne eines innovativen energie- und kosteneffizienten
Gebäudekonzepts nach EnEV 2012 besonders berücksichtigt.

Resultate
• Gesamtanlage mit minimiertem technischem Aufwand und hoher Effektivität
• niedrige Betriebs- und Wartungskosten
• größtmögliche Behaglichkeit
• hohe Raumluftqualität – daraus resultierend Erhöhung der Konzentrationsbereitschaft der
Personen
• Einsatz höchst effizienter Wärmerückgewinnungsanlagen
• Reduktion technischer Anlagen durch Nutzung der Tragwerkskonstruktion als
• Energiespeicher (Speichermassen)
• optimale Tageslichtnutzung und Reduktion des Kunstlichteinsatzes
• innovatives energie- und kosteneffizienten Gebäudekonzepts nach EnEV 2012

Alle Räume, Terrassen und Außenflächen sind barrierefrei und rollstuhlgerecht zu erreichen und nutzbar. Ein an das Foyer angeschlossener Aufzug ermöglicht kurze Wege auch von Personen mit Behinderungen.