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Gymnasium, SonthofenSonthofen

Gymnasium, Sonthofen

Schulsanierung auf höchstem Niveau

Bautafel
Bauherr:Stadt Sonthofen
Architekt:Architekturbüro Werner Haase, Karlstadt; Architekten Manuela Jatz und Holger Kess
Fachberatung:Klaus Estenfelder und Georg Lindauer, Knauf Gips KG

Schulgebäude sollen das Lernen fördern. Tatsache ist jedoch: Die Gebäudemängel vieler Schulen beeinträchtigen den Unterricht. Schüler leiden unter schlechter Akustik, stickiger Luft, einem schlechten Raumklima und oftmals unattraktiven Räumen. Schulträger hingegen kämpfen gegen steigende Energie-, Unterhalts-, und Instandsetzungskosten der in die Jahre gekommenen Gebäude. Angesichts sinkender Schülerzahlen werden jedoch in Deutschland kaum noch neue Schulen gebaut. Vielmehr nimmt die Zahl von Schulschließungen und Schulzusammenlegungen zu. Umso mehr sind Städte und Gemeinden gefordert, zielgerichtet zu planen und zu agieren. Zum einen stehen sie unter dem Zwang, Geld einzusparen, zum anderen unter dem gesellschaftlichen Druck, Schulstandorte zu erhalten. Die Kreisstadt Sonthofen verfolgt daher bei der Sanierung ihres Gymnasiums aus den 1970er Jahren konsequent einen ganzheitlichen und nachhaltigen Lösungsansatz. Erklärtes Ziel ist es, aus ökonomischen und ökologischen Gründen einen passivhausähnlichen Standard zu erreichen, das Erscheinungsbild der Schule insgesamt aufzuwerten und den Nutzerkomfort erheblich zu verbessern. Zugleich nutzt die Stadt die Chance, ihre Position in der Region als zukunftsfähiger Schulstandort zu stärken. Das ausgeklügelte energetische und gestalterische Sanierungskonzept entstand unter der Federführung des Architekturbüros Werner Haase aus Karlstadt und ist bei der dena als Modellprojekt „Niedrigenergiehaus im Bestand für Schulen“ geführt. Rund 80 Prozent Energie sollen jährlich eingespart, und auch der Kohlendioxid-Ausstoß soll um 80 Prozent gemindert werden.

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Projektbeschreibung

Aufgabe

Der integrative Planungsansatz basiert auf einer gesamtheitlichen Betrachtung, in der unterschiedliche Lösungsansätze in einem Planungskonsortium entwickelt und untersucht werden. So sind beispielsweise unterschiedliche Varianten zur Sanierung oder Ersetzung der maroden Betonfassade hinsichtlich ihrer Lebenszyklus-Kosten und Ökologiedaten verglichen worden, Simulationen zur Optimierung der Tageslichtnutzung sowie des Raumklimas entstanden. Im Sinne des ganzheitlichen Ansatzes nimmt dabei auch der Innenausbau einen hohen Stellenwert bei der Planung ein. Innerhalb der vorhandenen Strukturen gilt es neben bauaufsichtlichen Vorschriften und Normen neue pädagogisch sinnvolle Raumkonzepte zu entwickeln, die eine anregende Gestaltung und zugleich eine gesunde und angenehme Lernatmosphäre zeigen. Als ideal erweist sich dabei die Vielfältigkeit und Flexibilität der Trockenbautechnologie. Differenzierte Anforderungen an Schall- und Brandschutz, Akustik, Ästhetik und Robustheit lassen sich mit geprüften Systemen wirtschaftlich, zeitlich optimiert und nachhaltig realisieren. Auch der für Schulen geforderte hohe thermische Komfort ist mit Komponenten aus der Trockenbautechnologie praxisgerecht umzusetzen. GK-Platten mit spezifischen Materialeigenschaften, wie z.B. Knauf Diamant mit hochverdichtetem Kern für eine bessere Wärmeleitfähigkeit, sind ideal für Flächentemperierungs-Systeme in Trockenbauweise.

Ressourcen sparen durch Sicherung des Bestands

Bei laufendem Schulbetrieb wird das Gymnasium Sonthofen peu à peu in drei Bauabschnitten bis Ende 2011 saniert. Der im Zeitraum 1972 bis 1974 entstandene Komplex besteht aus 5 Gebäuden: einem Klassentrakt mit zentraler Aula und Verwaltung, einem Fachklassentrakt, einer Zweifach-Sporthalle und einem Jugendhaus mit Hausmeisterwohnung. Die Stahlbeton-Skelett-Konstruktion ist in Fertigbauweise nach dem sogenannten „Kasseler Modell“ erstellt, auf einem Raster von 8,40 x 8,40 Meter mit einem Ausbauraster von 1,20 x 1,20 Meter. 2006 wurde ein weiteres Unterrichtsgebäude, der sogenannte Pavillon, ergänzt, das Jugendhaus zur Mensa mit Betreuungsräumen umgebaut.

In den vergangenen Jahren hatte die Stadt Sonthofen zwar einzelne Reparaturmaßnahmen durchgeführt, doch weder objektiv feststellbare noch subjektiv empfundene Mängel konnten so beseitigt werden. „Bereits 2006 ergab eine Evaluation durch das Staatsministerium für Schulqualität und Bildungsforschung, dass Schüler und Lehrer gleichermaßen den äußeren Gesamteindruck wie auch die Attraktivität im Inneren bemängeln“, lässt Werner Haase wissen. In der Öffentlichkeit sei sogar Abbruch und Neubau des Gymnasiums diskutiert worden. Da durch Abbruch und Neubau wertvolle Ressourcen vernichtet bzw. zusätzlich verbraucht worden wären, hat die Stadt Sonthofen 2007 entschieden, einen ganzheitlichen und nachhaltigen Lösungsansatz entwickeln zu lassen. Dabei sollten energetische, baukonstruktive, raumklimatische Probleme bis hin zu Brandschutz-Forderungen erfasst werden. Mit Fördermitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt sind entsprechende Untersuchungen durchgeführt und Lösungsansätze erarbeitet worden. Hierbei wurden Sonderuntersuchungen zur Variantenprüfungen vorgenommen, die bei üblichen Planungsaufträgen leider seltener erteilt werden.

Erster Bauabschnitt: Sanierung und Aufstockung des Fachklassentrakts

Innerhalb des Bestands wird nun der Rahmen für zeitgemäße pädagogische Lehrmethoden bis hin zu Active-Boards, neu neu gestaltet sowie dem veränderten Raumbedarf Rechnung getragen. So wird das ursprünglich für 33 Klassen errichtete Gymnasium künftig nur noch 27 Klassen beherbergen, hinzu kommen ein Raum für Veranstaltungen sowie eine barrierefreie Anbindung und Erschließung von Fachklassen- und Klassentrakt. Im ersten Bauabschnitt werden aktuell die Voraussetzungen für eine möglichst reibungslose Umbauphase geschaffen: der Fachklassentrakt wird saniert und aufgestockt. Die hinzugewonnenen Flächen stehen während der Sanierung des Klassentrakts rund der Hälfte der Schüler als provisorische Klassenräume zur Verfügung. So müssen Schüler und Lehrer nicht in Container ausweichen, sondern können bereits ab Mai 2010 die neue Lernatmosphäre im frisch sanierten Fachklassentrakt testen. Der Flächengewinn ermöglicht zudem die innenarchitektonische Neugestaltung des Aula-Bereichs im Klassentrakt: Durch Teilabriss von Verbindungsbrücken wird die Transparenz im Innenraum erhöht sowie der natürliche Belichtungsanteil durch die vorhandenen Oberlichter verbessert.

Lösung

Die sorgfältige Analyse des Bestands war Ausgangspunkt für baukonstruktive Maßnahmen an der Gebäudehülle, für Neuerungen im Bereich energieeffiziente Gebäudetechnik sowie für die Gestaltung eines schulischen Lebensraums, in dem sich Schüler und Lehrer gleichermaßen wohl fühlen und gerne aufhalten. Die Bestandsaufnahme machte deutlich: Die beiden Hauptgebäude Klassen- und Fachklassentrakt weisen viele bauzeitlich bedingte Mängel auf:

• Wärmebrücken im Bereich der Betonkonstruktion

• nicht ausreichende Betonüberdeckung bei außenliegenden Betonbauteilen

• Fenster mit unzureichender Dämmung

• Schadstoffe, wie asbesthaltige Auflagermaterialien

• unbehagliches Raumklima mit extremen Temperaturdifferenzen von Raummitte zur Fassade

• überholte Gebäudetechnik: defekte Heizungs- und Lüftungsanlage, unzureichende Elektroinstallation

• unzureichender Tageslichteinfall, durch ausliegende Fluchtbalkone mit geschlossenen Brüstungen

• nicht ausreichende künstliche Beleuchtung mit extremen Hell-Dunkel-Kontrasten

„Insgesamt zeigten die beiden Gebäude Mängel, die symptomatisch für diese Gebäudegeneration sind. Diese wurden erheblich verschärft durch die bisher nicht umgesetzte Modernisierung“, erklärt Holger Kess, Projektleiter des Architekturbüros Haase. Darüber hinaus bestand aus öffentlich-rechtlichen Anforderungen dringender Handlungsbedarf z. B. im Bereich des vorbeugenden baulichen Brandschutzes.

Elementar: das Brandschutzkonzept

„Die außenliegenden Laubengänge am zweigeschossigen Klassentrakt sind zwar als zweiter Fluchtweg ausgewiesen, erfüllen jedoch nicht mehr die Anforderungen der aktuellen bayerischen Bauordnung. Wir mussten also zunächst grundsätzlich klären, wie der für Schulen geforderte zweite bauliche und unabhängige Fluchtweg geschaffen werden kann“, erklärt Kess die Ausgangslage für das spätere Konzept. „Es gab zwei Möglichkeiten. Entweder wir behalten das Laubengangkonzept bei oder wir bauen zurück und planen den zweiten Fluchtweg neu.“ Letztere Möglichkeit wird bis 2011 umgesetzt. Die maroden auskragenden Stahlbetonbauteile und Vorbauten werden zurückgebaut und die Fassade auf die eigentliche Tragstruktur bereinigt. Die notwendigen zweiten Fluchtwege für die an der zentralen Aula liegenden Klassenzimmer werden künftig über Bypässe in die Flure eines abgegrenzten Brandabschnittes geführt. Die Generalsanierung des Gymnasiums umfasst im Wesentlichen:

• Abbruch der Fluchtbalkone und Technikaufbauten

• Entfernen von schadstoffhaltigen Baustoffen

• Dämmung der Gebäudehülle ohne Durchdringungen

• Beseitigung von Wärmebrücken

• Herstellung der Luftdichtheit

• Neue Fenster mit dreifach-Verglasung und Sonnenschutz mit Tageslichtlenkfunktion

• Verbesserung des Raumklimas, z.B. kontrollierte Be- und Entlüftung

• Brandschutzertüchtigung

• Herstellen der Barrierefreiheit

• Hochwasserschutz für naturwissenschaftlich genutzte Räume

• Aufstockung Fachklassentrakt

• Kurze Bauzeit durch vorgefertigte Holzbauteile

• Einbau effizienter Gebäudetechnik

Raum schaffen für eine neue Lernatmosphäre

Im ersten Bauabschnitt ist der eingeschossige Fachklassentrakt komplett neu strukturiert worden. Der Rückbau bis auf den Rohbau ermöglichte es, einen niveaugleichen Übergang zum Klassentrakt zu erstellen sowie die Grundrisse neu zu ordnen. Mit der Aufstockung steht nun der erforderliche Raum für zeitgemäßen naturwissenschaftlichen Unterricht zur Verfügung. Im Erdgeschoss sind neue Klassenzimmer und Musikräume entstanden - insgesamt genügend Ausweichflächen für die weiteren Sanierungsabschnitte. „Die Tragstruktur der Aufstockung ist in Stahlbau realisiert, da relativ große Spannweiten überbrückt werden, um die vorhandenen Fundamente nutzen zu können. Die Sekundärkonstruktion ist in Holz ausgeführt“, erklärt Architekt Claus-Peter Kroiss, Bauleiter vor Ort, die Leichtbau-Konstruktion.

Die Fassade ist in Holztafelbauweise als Bandfassade erstellt und erreicht mit einem U-Wert unter 0,15 W/m²K Passivhausqualität. Der U-Wert der Gebäudehülle insgesamt wird nach der Sanierung 0,38 w/m²K erreichen. Da eine Bandfassade eine gute natürliche Belichtungssituation bewirkt, rechnen die Planer, dass sich der Energiebedarf für die künstliche Belichtung der Schule nahezu um die Hälfte reduziert. Die vorgefertigte Holzrahmen-Konstruktion, mit Zellulose-Dämmung, zusätzlicher äußeren Dämmebene mit Holzfaserplatten erweist sich als wirtschaftlich, da sie für alle Bauabschnitte gleich bleibt. „Lediglich der Sockelbereich im Klassentrakt ist in Stahlbeton mit 18 Zentimeter dicker Perimeter-Dämmung ausgeführt“, ergänzt Kroiss. Um den geforderten Schallschutz gegen Außenlärm zu erfüllen – in unmittelbarer Nähe des Schulkomplexes verläuft eine Schnellstraße –sind zusätzliche Vorsatzschalen aud der Innenseite der Holzrahmenkonstruktion angeordnet. „Die Vorsatzschale dient als Installationsebene, zum Teil sind auch Unterwandheizkörper integriert. Die zweifache Beplankung mit der Hartgipsplatte Diamant garantiert nicht nur die im Schulbau erforderliche Robustheit eines Materials, sondern erfüllt auch die vielfältigen Schall- und Brandschutzanforderungen“, so die Erfahrung des Bauleiters. Für die in Sonthofen vorgesehene energieeffiziente Gebäudetechnik ist zudem die Wärmeleitfähigkeit der Diamant-Platte ausschlaggebend.

Energieeffiziente Gebäudetechnik für Flächentemperierung in Trockenbau

Die deutliche Reduktion des Heizwärmebedarfs bildete die Voraussetzung für das energieeffiziente Heizkonzept, das in Zusammenarbeit mit Güttinger Ingenieure entstand. Großflächige Temperier-Elemente im Bereich der Decken bzw. Wände werden in Zukunft für behagliche Temperaturen in den Klassenräumen sorgen. Realisiert ist ein Grundwasser-Wärmepumpensystem in Kombination mit einem Blockheizkraftwerk. Letzteres versorgt zudem die weiteren Gebäude des Schulkomplexes mit Wärme. Die Grundheizlastdeckung der beiden Klassentrakte erfolgt über die Wärmepumpanlage und kann zur Erwärmung bzw. Kühlung der Räume genutzt werden. Die mit höchstens 35 Grad Celsius geringe Heiztemperatur und mit mindestens 16 Grad Celsius hohe Kühltemperatur ermöglicht daher eine hohe Aggregatseffizienz im Bezug auf die Wärmebereitstellung.

„Die Grundwasserwärmepumpe und Wärmetauscherflächen sind speziell auf die entsprechenden Zieltemperaturen ausgelegt, um eine Jahresarbeitszahl von 4,9 zu erreichen “, erläutert Ingo Nold von Güttinger Ingenieure die eingesetzte Technik, die mit stromsparenden, hocheffizienten Umwälzpumpen arbeitet. Während im Erdgeschoss die Temperier-Elemente im Deckenbereich hinter akustisch wirksamen Platten integriert sind, ist das Konzept im Bereich der Aufstockung ein anderes. Dort sind so genannte Unterwandheizkörper in Trockenbauwände integriert. Wie bereits erwähnt in der Vorwandinstallation im Bereich der Fassade, aber auch in Knauf Systemwänden. „Die Diamantplatte eignet sich ideal für das dort gestellte Anforderungsprofil. Neben Eigenschaften wie hohe Oberflächenhärte, mechanische Festigkeit und geprüften Brandschutz weist sie gute Basiswerte für den Schallschutz auf sowie eine gute Wärmeleitfähigkeit“, so das Resümee von Architektin Manuela Jatz vom Architekturbüro Werner Haase. Montiert sind Knauf Systemwände mit einem bewerteten Schalldämmmaß bis zu 57 dB.

Ebenso wie eine behagliche Raumtemperatur beeinflusst die Luftqualität das Arbeitsklima und die Konzentrationsfähigkeit. Die vorhandene Lüftungsanlage wird ins Gebäude verlagert und durch hocheffiziente Lüftungsgeräte ersetzt, die Passivhauskriterien erfüllen . Der Fachklassentrakt wird durch ein Lüftungsgerät angedient, der Klassentrakt in Zukunft durch zwei separate Lüftungsaggregate. Die Lüftungsanlage arbeitet mit Wärme- und Feuchterückgewinnung, damit im Winter keine Befeuchtung der Zuluft stattfinden muss. Die Zulufteinbringung erfolgt über die Unterdecke mit Quelllüftung mit geringen Luftgeschwindigkeiten . „Wir haben aufwendige Raumsimulationen erstellt, um die optimale Lage und Einbringung der Quelllüftung festzulegen“, erklärt Ingo Nold von Güttinger Ingenieure. Neben der thermischen Behaglichkeit zu der die physikalischen Parameter Lufttemperatur, Umschließungsflächentemperatur, Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit zählen, hatte Architekt Haase bei der Planung auch die visuelle und hygienische Behaglichkeit im Visier. Eine neue Raumbeleuchtung mit hohem Beleuchtungswirkungsgrad sowie ein optimierter Sonnenschutz mit Lichtlenkfunktion sorgen bei jeder Wetterlage für eine harmonische und energieoptimierte Ausleuchtung in den Klassenzimmern.

Details

Die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik ist konsequent auf ein System abgestimmt, um Parallel-Installationen zu vermeiden. Dabei erfolgt die Steuerung der Lüftung über CO2 –Fühler, die Steuerung der Wärme bzw. und Kühlung über Raumtemperaturfühler. Die Stadt Sonthofen wird nach Abschluss der Generalsanierung ein unabhängiges Institut beauftragen, das Monitoring zu übernehmen. Dabei sollen Messungen zum Raumklima durchgeführt werden. Ein BUS-System ermöglicht eine zentrale Mess- und Datenerfassung. Ziel ist es, über einen längeren Zeitraum hinweg Werte zu sammeln, die zur Beurteilung der Behaglichkeit im Raum benötigt werden, z.B. Luftfeuchtigkeit oder Oberflächentemperaturen an Wänden und Fenstern. Über Monitoring kann die Einstellung des Gebäudes in der Anfangsphase der Nutzung optimiert werden.

Standort

Gymnasium, Sonthofen

Albert-Schweitzer-Straße 21
87527 Sonthofen Route finden

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