Neuer Fachklassentrakt als Nullenergie-Gebäude

Liebel Architekten, Aalen

Architektur

Liebel Architekten, Aalen

Bauherr

Stadt Aalen

Projektbeteiligte

Transsolar Energietechnik, Stuttgart (Klimatechnik); Ohligschläger Ribarek Roll Beratende Ingenieure, Aalen (Statik); Dr. Ing. Hottmann - Ingenieurbüro für Tragwerksplanung, Schwäbisch Gmünd (Prüfstatik); Geotechnik Aalen (Geologe); Jelli & Burkhard, Aalen (HLS); PBS Ingenieurgesellschaft, Aalen (Elektro); IWB Aalen, Aalen (Bauphysik)

Jahr

2019

Ort

Aalen

Konstruktionsmerkmale

Hybridbauweise aus Beton und Holz

Besonderheiten

Energiekonzept: Null-Energie-Gebäude, Klimapositiv. Massive wärme- und kältepuffernde Betonbauteile, ein intelligentes Lüftungssystem und passive Technik nutzen die Umweltenergien Licht, Thermik und Erdwärme maximal aus.

Preise

Baden-Württembergischer "Effizienzpreis Bauen & Modernisieren", "Bundespreis Umwelt & Bauen" 2020

Beschreibung

Das Schubart-Gymnasium im baden-württembergischen Aalen, 1912 von dem Stuttgarter Architekten Paul Bonatz erbaut, galt lange als für die Schularchitektur wegweisend. Das ehrwürdige Gebäude, im Stil des Traditionalismus errichtet, steht heute unter Denkmalschutz – und steht gleichzeitig für die heute zunehmende Herausforderung der diese Lehrorte betreibenden Städte: die Aufwendungen für die Klimatisierung von Schulgebäuden belasten zunehmend die kommunalen Haushaltskassen. Für den 2019 fertiggestellten Erweiterungsbau des Gymnasiums fand das Aalener Architekturbüro Liebel Architekten eine zukunftsweisende Lösung, um gezielt Ressourcen und laufende Betriebskosten einzusparen. Gemeinsam mit den Stuttgarter Klimaingenieuren der Transsolar Energietechnik GmbH entwarfen sie einen neuen Fachklassentrakt für Chemie und Biologie, der mittels eines integralen Energiekonzepts die maximale Ausnutzung ressourcen- und kostenneutraler Umweltenergie gewährleistet und einen Null-Energie-Standard erreicht. Der Fachklassentrakt ist ein aktives Haus, das die natürlich vorhandenen Umweltenergien Licht, Thermik und Erdwärme maximal ausnutzt und – als bewusster Gegenentwurf zum Trend der zunehmenden Gebäudetechnisierung – auf wartungs- und kostenintensive Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen verzichtet. Liebel Architekten und Transsolar hatten den Schulersatzneubau bereits im Rahmen des Architekturwettbewerbs mit der Zielsetzung entworfen, ein Nullenergiegebäude zu schaffen. Bei der späteren Beauftragung äußerte die Stadt Aalen als Bauherr jedoch den Wunsch, dass das Gebäude in einem stärker gedämmten Passivhaus-Standard realisiert werden solle. Realisiert wurde schließlich ein Gebäude mit gutem Dämmstandard und einem Architektur- und Klimakonzept, das auf dem maximalen Einsatz von erneuerbaren Energien für Belichtung, Lüftung und Temperierung basiert und das Erreichen des Nullenergie-Standards sicherstellt.

Der neue Fachtrakt ist auf dem Schulgelände unweit des Altbaus des Gymnasiums in Nord-/Südrichtung ausgerichtet. Das Gebäude gräbt sich in den Boden ein, um den Blick auf die denkmalgeschützte Schule nicht zu verstellen. Durch die Aufnahme der vorhandenen Raumgeometrien entsteht aus den einzelnen Gebäudekomplexen ein gemeinsames Schul-Ensemble.

Maxime der Planung des neuen Schulgebäudes war es, mit dem Einsatz von möglichst wenig und maximal einfacher Technik einen bestmöglichen Komfort für die Nutzer des Gebäudes zu gewährleisten. „Low Tech – High Comfort“, so Architekt Liebel, „war einer der maßgebenden Schwerpunkte dieses Projektes. Natürliche Beleuchtung und thermischer Komfort sind die Basis für effizientes Lernen und haben einen hohen Einfluss auf den Bildungserfolg.“ Entsprechend wurden Schulleitung und Fachlehrer von Beginn an in die Planung des Gebäudes mit eingebunden und vor dem Betriebsstart über die richtige Anwendung des Lüftungs- und Energiekonzeptes informiert. „Für jeden Unterrichtsraum wurden ideale Belichtungs-, Belüftungs- und Temperaturparameter definiert. Diese können jedoch von den Lehrern, je nach Anforderung an die Lernsituation, angepasst werden. Nach jeder Unterrichtstunde aber werden alle vorgenommenen Änderungen automatisch zurückgesetzt. Das gesamte Gebäude soll möglichst einfach zu nutzen sein“, so Liebel. „Inzwischen hat sich das Konzept im Schulalltag bewährt und wird von Lehrern wie Schülern mitgetragen, weil sie von ihm überzeugt sind und es sich im Alltag bewährt hat.“

Die im Rahmen der Planung errechneten Simulationswerte für den angestrebten Null-Energie-Standard übertreffen heute im tatsächlichen Betrieb die ursprünglich formulierten Erwartungen: Das Gebäude weist aufgrund des Zusammenspiels aller relevanten Komponenten im Betrieb sogar einen Plus-Energie-Standard auf: Es erzeugt über das Jahr hin mindestens so viel lokal und regenerativ erzeugte Energie wie das Gebäude verbraucht.

Beton

Auch die Auswahl der Baustoffe wurde einer ökologischen Nachhaltigkeitsbetrachtung unterzogen. „Wir hatten“, so erläutert Architekt Bernd Liebel, „ursprünglich einen Stahlbeton-Holz-Hybridbau vorgesehen. Dieser sah auf der unteren Ebene eine Massivbauweise in Beton, auf der mittleren Ebene eine Hybridbauweise und auf der oberen Ebenen eine Holzbauweise vor.“ Eine im Rahmen der Planung durchgeführte Simulation längerer Hitzeperioden im Raum Aalen auf Basis von vom Deutschen Wetterdienst zur Verfügung gestellter Daten jedoch war Anlass, diesen Entwurf zu modifizieren. Die aus der Simulation resultierenden Auswirkungen auf die Erwärmung des Gebäudes während der Sommermonate waren Anlass, auch das Obergeschoss des Gebäudes nicht als reinen Leichtbau, sondern als Hybridbau aus Beton und Holz zu realisieren. „Der nun auch hier verbaute Beton trägt – zusätzlich zur Betonbauweise der Fundamente, der Bodenplatte und Wände und Decken – maßgeblich zu einer ausgewogenen Temperierung des Gebäudes bei. Durch die Erhöhung der thermische Speichermasse aus Beton konnten wir an heißen Tagen im Sommer ohne zusätzliche Kühlungsmaßnahmen eine um einen Grad kühlere Raumtemperatur erzielen,“ so Architekt Liebel.

Die passive Kühlung des Gebäudes während der Sommermonate wird ausschließlich durch die verbauten massiven Betonbauteile gewährleistet. „Während der Sommermonate werden die Fenster der Oberlichter um 22 Uhr automatisch für die Nachtlüftung geöffnet, so dass die in den Betonteilen während des Tages gespeicherte Wärme über die natürliche Thermik des Gebäudes – ganz ohne Ventilatoren – wieder nach außen abgegeben werden kann. Gleichzeitig speichern wir die über die nächtlichen Querlüftung eingebrachte Kühle und sorgen so tagsüber für ein angenehmes Raumklima. Selbst in den heißesten Sommermonaten der letzten Jahre stieg die Raumtemperatur nicht über 24 bis 25 Grad Celsius“, erläutert Bernd Liebel. In Ergänzung zu dieser passiven Kühlung wurde eine ca. 50 Jahre alte Baumreihe auf der Südseite des Gebäudes erhalten und in die Gebäude-und Klimakonzeption mit einbezogen. Im Winter ermöglichen, im Sommer verhindern die Bäume einen Wärmeeintrag in das Gebäude.

Quelle

Liebel Architekten, Aalen

Bildnachweis: Fotos: Valentin Schmied