Josef-Schwarz-Schule

Im Modellquartier Neckarbogen in Heilbronn bildet die Josef-Schwarz-Schule eines der größten und zukunftsorientiertesten Schulbauprojekte Deutschlands. Die bilinguale Ganztagsschule vereint Grundschule, Sekundarstufe und gymnasiale Oberstufe auf einem Campus mit rund 60.000 Quadratmetern Fläche. Der Entwurf versteht die Schule als zusammenhängendes Gefüge aus drei Gebäuden, das Lernen, Bewegung und Begegnung in einer offenen räumlichen Struktur ermöglicht.

Die Anlage bildet den südlichen Abschluss des Quartiers und reagiert auf die angrenzenden Bahngleise sowie urbane Dichte des neuen Stadtteils mit einem angehobenen Landschaftsplateau. Auf dieser Schulhofebene entstehen drei pavillonartige Baukörper, die sich mit begrünten Terrassen, Freiflächen und kleinen Plätzen verzahnen. Die erhöhte Ebene schafft eine klare Trennung zwischen öffentlichem Stadtraum und dem schulischen Alltag und eröffnet zugleich neue Blickbezüge in das Quartier und zur Umgebung. Innen- und Außenräume stehen in einem unmittelbaren Zusammenhang, wodurch vielfältige Situationen entstehen, die das Lernen im Alltag unterstützen.

Jede Schulform hat ihr eigenes Haus und damit einen eigenständigen Charakter. Die Grundschule ist in Lernhäuser gegliedert, die auf die Bedürfnisse der Jahrgangsstufen abgestimmte Räume bieten. In der Sekundarstufe ermöglichen offene Lernateliers individuelle und gemeinschaftliche Arbeitsformen, während die Oberstufe über Fachcluster verfügt, die auf die Anforderungen der Kursstufe reagieren. Aula, Mensa und Foyer sind im Erdgeschoss zusammengeführt und bilden die Basis des Campus. Hier treffen sich Schüler, Lehrkräfte und Besucher, die Räume öffnen sich zum Stadtraum und machen die Schule als Teil des Quartiers erlebbar. Ergänzend zu den Unterrichtsgebäuden bildet das Haus der Familie eine wichtige Schnittstelle zwischen Schule und Stadtgesellschaft. Es bietet Räume für Austausch, Beratung und gemeinsame Aktivitäten und stärkt damit die Verbindung zwischen Bildung, Familienleben und Nachbarschaft. Als offener, einladender Ort fördert es Begegnung und Teilhabe und spiegelt den gemeinschaftlichen Charakter des Campus wider.

Das Gebäudeensemble ist in Holz-Hybrid-Bauweise errichtet. Holz als prägendes Material erzeugt eine warme Atmosphäre, verbessert das Raumklima und trägt zu einem energieeffizienten, klimafreundlichen Betrieb des Gebäudes bei. Eine Heiz- und Kühldecke aus Lehm unterstützt den thermischen Komfort und macht die Materialität spürbar. Auf eine aufwendige Klimatechnik wurde verzichtet, stattdessen wird auf natürliche Belüftung und eine effiziente Steuerung der Gebäudemasse gesetzt. Die Energieversorgung erfolgt über Geothermie und Photovoltaik. Die Materialien stammen aus mitteleuropäischer Produktion und sind weitgehend recyclebar. Innen wie außen bestimmen Lärchenholz, Lehm, Keramik, Kautschuk und Betonwerkstein das Erscheinungsbild und vermitteln einen robusten und ruhigen Charakter.

Das Energiekonzept folgt dem Prinzip des minimalen Primärenergiebedarfs bei gleichzeitig hohem Nutzerkomfort. Dach- und Terrassenflächen wirken als Retentionsräume, Photovoltaikelemente erzeugen Energie. Durch die Kombination von natürlicher Lüftung, Nachtkühlung und dem flächendeckenden Einsatz von Holz und Lehm entsteht ein herausragendes Raumklima ohne mechanische Klimatisierung. Die Josef-Schwarz-Schule ist mit dem DGNB-Zertifikat in Platin und Diamant ausgezeichnet. Diese höchste Auszeichnungsstufe der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen bestätigt die besondere Qualität des Projekts in den Bereichen Ökologie, Ökonomie, soziokulturelle und funktionale Aspekte, Technik sowie Prozess- und Standortqualität.

Der Freiraum ist Teil des pädagogischen Konzepts. Auf der Schulhofebene entsteht eine zusammenhängende Landschaft mit Sportflächen, Terrassen, Spiel- und Aufenthaltszonen. Ein grünes Band verbindet die drei Baukörper, Holzpodeste und Pflanzinseln gliedern die Freiflächen und schaffen Orte für Bewegung und Rückzug. Jede Schulform verfügt über einen eigenen Außenbereich mit individuellem Angebot, weitere Terrassen in den oberen Geschossen erweitern den Freiraum vertikal und bieten neue Perspektiven auf das Quartier.

Die Architektur übersetzt das pädagogische Leitbild einer internationalen Ganztagsschule in räumliche Strukturen. Flexible Lernlandschaften, offene Erschließungen und sichtbare Bezüge zwischen den Bereichen fördern Kommunikation und Selbstständigkeit. Der Campus wird so zu einer eigenen kleinen Stadt, die Lernen, Gemeinschaft und Nachhaltigkeit in einer klaren architektonischen Form zusammenführt.
 

Die Josef-Schwarz-Schule ist als zusammenhängende Lernlandschaft konzipiert. Drei Schulgebäude sind über eine erhöhte Schullandschaft mit Terrassen, Patios, Sport- und Freiflächen miteinander vernetzt. Diese bildet das zentrale Erschließungs- und Begegnungselement des Campus und verbindet Unterricht, Aufenthalt, Bewegung und Freiraum zu einem räumlichen Kontinuum.
Anstelle klassischer Flurstrukturen entstehen offene Lernlandschaften mit Lernstudios, Clustern und gemeinschaftlich nutzbaren Bereichen, die unterschiedliche Unterrichts- und Lernformen unterstützen. Die direkte Verzahnung von Innen- und Außenräumen erweitert die Lernbereiche über das Gebäude hinaus und ermöglicht vielfältige Nutzungsmöglichkeiten im Schulalltag.
Öffentliche und schulische Nutzungen sind funktional miteinander verknüpft, gleichzeitig jedoch unabhängig erschlossen. Das Quartierscafé „Josefs“, das Haus der Familie sowie die Sporthallen verfügen über eigene Zugänge und können auch außerhalb des Schulbetriebs genutzt werden. Dadurch wird der Campus zu einem Bildungs- und Begegnungsort für Schule, Nachbarschaft und Quartier.
 

Die Zielsetzung des Energiekonzepts ist es, maximales Wohlbefinden der Nutzer mit einem nachhaltigen Betrieb des Gebäudes in Einklang zu bringen.
Der Kerngedanke ist dabei die maximal mögliche Nutzung von Synergien innerhalb des Gebäudes und die Optimierung passiver Energiestrategien, um das Gebäude zu versorgen. Dabei wird grundsätzlich ein Low-Tech-Ansatz verfolgt.

In großen Bereichen wird die Grundlast Wärme- und Kälte durch eine lehmbasierte Heiz- Kühldecke abgedeckt. Ab dem ersten Obergeschoss wird das Tragwerk sowohl aus statischen als auch ökologischen Gründen in Holz umgesetzt. Diese Kombination hat mehrere Vorteile.
Die Lehmdecke kompensiert bis zu einem gewissen Grad die vergleichsweise geringe thermische Masse der Holzkonstruktion. Lehm als Material wirkt sich ausgleichend auf die Raumluftfeuchte aus und bewirkt eine Verbesserung der Raumluftqualität. Die flächige Heiz- Kühldecke kann mit geringen Temperaturdifferenzen sowohl im Heiz- als auch im Kühlmodus mit geringen Temperaturdifferenzen betrieben werden und ist damit eine ideale Kombination zu der erdgekoppelten Wärmepumpe, die einen Großteil der Energieversorgung des Gebäudes abdeckt. Spitzenlasten und Hochtemperaturverbraucher wie z. Bsp. Brauchwarmwasser werden über die Fernwärmeversorgung abgedeckt. Auf den Dachflächen verortete Photovoltaik Kollektoren komplettieren das energetische System des Gebäudes.

Das Gebäude kann über öffenbare Fenster natürlich gelüftet werden. Wo es die Nutzung erfordert (Sporthallen, Mensa, Aula) gibt es zusätzlich die Möglichkeit der mechanischen Lüftung. Wo möglich wird das Quellluftprinzip verwendet, um von der hohen Effizienz und dem gleichzeitig hohen Komfortniveau zu profitieren. In den Schulbereichen wird mechanische Lüftung in Räumen mit höherer Belegungsdichte angeboten. Hier kommen dezentrale Lüftungsgeräte zum Einsatz. Neben der signifikanten Reduzierung des erforderlichen Kanalnetzes wird gleichzeitig die individuelle Eingriffsmöglichkeit durch den Nutzer maximiert. Energetische Vorteile ergeben sich aus dem geringen Druckverlust und der einfachen Möglichkeit eine an den Bedarf optimal angepasste Luftmenge zu realisieren.

Alle Räume erhalten Oberlichtklappen in der Fassade und einen CO2-Sensor der Mittels LED eine „Lüftungsempfehlung“ am Bedienpanel anzeigt. Beim Betätigen der Lüftungsempfehlung öffnet das Oberlicht und schließt automatisch nach Unterschreitung eines vorgegebenen C02-Wertes. Die Fassade ist so gestaltet, dass Balkone als feststehender Sonnenschutz zusammen mit der Auslegung der Verglasungsflächen für die Innenräume ein Optimum an natürlichem Tageslicht bei gleichzeitiger Vermeidung solarer Überhitzung bieten. Außenliegende Jalousien ergänzen das Sonnenschutzsystem.

Die Robustheit des Komfortkonzepts zeigt, dass auch bei extremen Außentemperaturen > 40 °C über mehrere aufeinanderfolgenden Tage, operative d.h. gefühlte Raumtemperaturen von max. 24 °C erreicht werden.

Das Heiz- und Kühlkonzept basiert auf dem Zusammenspiel von Wärmequellen und Wärmesenken. Server und Medientechnik erzeugen ganzjährig Abwärme. Diese werden genutzt und können als Wärmequelle für andere Gebäudebereiche, die Heizenergie benötigen dienen.
Von Natur aus sind solche Systeme zeitlich heterogen und benötigen deshalb Speichersysteme, die den Wärmeüberschuss bzw. das Wärmedefizit durch dynamisches Ein- und Ausspeisen kompensieren. Hier übernimmt dies ein geothermisches System. Die statisch erforderlichen Bohrpfähle werden geothermisch aktiviert. Über eine Wärmepumpe kann die Energie aus dem Erdreich zum Heizen nutzbar gemacht werden. Im Sommer dient das Erdreich als Wärmesenke für die Abwärme aus dem Gebäude.
Laut Simulation (Ergebnisse Monitoring noch nicht vorliegend) können so 91 % der Niedertemperaturwärme über die Energiepfahlanlage mit Wärmepumpe gedeckt werden. Bei der Kälte sind es sogar 99 % des Gesamtbedarfs. Der Hochtemperaturbedarf des Gebäudes wird über einen Fernwärmeanschluss abgedeckt. Ist das Erdreich am Ende der Kühlperiode aufgeladen bzw. bei Spitzenlasten, wird die Abwärme des Gebäudes über Rückkühler auf dem Dach an die Außenluft abgeführt. Auch um eine längerfristige Temperaturveränderung im Erdreich zu vermeiden ist eine ausgeglichene Jahresbilanz zwischen Wärmeentzug und Wärmezufuhr im geothermischen System anzustreben.
Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung des Energiebedarfs für den Gebäudebetrieb ist die Nachtlüftung. Kühle Nachtluft strömt dabei frei/natürlich und in teilbereichen durch mechanische Unterstützung der RWA Ventilatoren im Dach durch das Gebäude und entwärmt dabei die Bauteile, wie Wände, Böden und vor allem Lehmdecken. Am nächsten Tag können diese abgekühlten Bauteile Wärme aufnehmen und reduzieren dadurch den Anstieg der Raumtemperaturen aufgrund interner oder solarer Lasten. Durch die natürliche Nachtlüftung kann der Kühlbedarf des Gebäudes um ca. 15 % gesenkt werden.

Photovoltaik soll auf den Dachflächen installiert werden. Mehrere Untersuchungen zur Wirtschaftlichkeit wurden durchgeführt. Prinzipiell erwiesen sich im Rahmen der untersuchten Varianten alle als wirtschaftlich und wiesen eine geringe Streuung auf.
D.h. die Anlage wird maßgeblich durch die zur Verfügung stehenden Fläche bestimmt. Bei ca. 1.400 m² Modulfläche ergibt sich über einen Betrachtungszeitraum von 20 Jahren eine Einsparung von ca. 180 t an CO2.