Mobile und flexible Gebäude für Schulen und Kindertagesstätten

Deutschland hat ein Problem: Der Bestand an Bildungseinrichtungen, mehrheitlich aus den 60er bis 80er Jahren, ist in die Jahre gekommen und in vielen Fällen sanierungs- oder gar abrissbedürftig.

Dem prekären baulichen Zustand steht die Forderung entgegen, nach der die Schulträger ab 2026 in Stufen und bis 2029 allen Kindern in der Grundschule eine ganztägige Förderung und Betreuung bieten müssen /1/. Dafür bedarf es kurzfristig tausender neuer Räume.

Zugleich steigen die Schülerzahlen: Im Schuljahr 2022/23 wurden ca. 11,1 Mio. Schüler:innen an allgemeinbildenden und beruflichen Schulen unterrichtet – 1,9 % mehr als im Vorjahr. Davon waren 0,8 % allein durch stärkere Geburtsjahrgänge begründet. Ein Anstieg von ca. 18 % wurde bei ausländischen Schüler:innen, insbesondere durch Flüchtlinge aus der Ukraine und anderen Krisengebieten, verzeichnet. In allgemeinbildenden Schulen lag die Zunahme bei fast 22 %. Bis 2035 werden die Schülerzahlen voraussichtlich auf ca. 11,7 Mio. (+5,4 %) anwachsen.

Hinzu kommen erhöhte Raumbedarfe für die gesetzlich verbindliche Inklusion und von Schüler:innen mit Beeinträchtigungen. Weitere Kapazitäten werden für neue Unterrichts- und Lernkonzepte (Stichwort: mobile Lernlandschaften) eingeplant.

Die angespannte Situation im Bildungswesen wird durch lange Planungs- und Bauzeiten für neue Bildungsbauten von bis zu 10 Jahren zusätzlich verschärft. Bei derart langen Projektlaufzeiten sind die ohnehin steigenden Bau- und Investitionskosten fast nicht mehr kalkulierbar.

Modulare Schulgebäude aus Holz

Der Modulbau gewinnt an Bedeutung, die Nachfrage steigt. Bei Schulträgern und Planenden scheint sich das Wissen durchzusetzen, dass ein nicht mehr zeitgemäßes, negatives Image auf undifferenzierten Vergleichen mit temporären Containeranlagen aus Stahlblech beruht.

Container sind im Raster starre, unflexible Gebilde, für den temporären Einsatz konstruiert und ausgelegt. Modulare Gebäude hingegen werden für den Dauerbetrieb gebaut. Die im Werk unter ständiger strenger Qualitätskontrolle hergestellten Modulgebäude sind konstruktiv und bauphysikalisch ausgereift und energietechnisch optimiert. Sie erfüllen alle bauordnungsrechtlichen Anforderungen sowie DIN-Vorgaben hinsichtlich Brandschutz, Schallschutz und Wärmeschutz. Das bedeutet: Modulare Gebäude sind konventionell errichteten Bauten gleichgestellt: in Qualität, Werthaltigkeit und architektonischen Gestaltungsmöglichkeiten. Solide wie „Stein auf Stein“, nur schneller und flexibler – so kann der Modulbau heute charakterisiert werden.

Eichwaldschule in Schaafheim b. Frankfurt a. M., Neubau-Modulgebäude, Klassenraum mit Lüftungsanlage, Fertigstellung 2020 Bild: drexel und weiss, Wolfurt (AT)

Grundsätzlich können neue Gebäude aller Art in Modulbauweise errichtet werden. Für Fassaden ist alles realisierbar, was konventionelles Bauen bietet: großflächige Verglasungen, Putz auf Wärmedämmverbundsystem oder vorgehängte, hinterlüftete Fassadenelemente. Modulbau bedeutet daher weder „neuer Plattenbau“ noch das Aufeinanderstapeln von Containern. Modulbauten sind von konventionell errichteten Gebäuden nicht zu unterscheiden. Bei der Gestaltung der Innenräume räumt die Bauweise sogar die Freiheit ein, große Räume ohne störende Zwischenwände zu eröffnen.

Eine baubegleitende Planung ist beim Modulbau allerdings nur begrenzt möglich. Damit werden jedoch auch Mehrkosten vermieden, die beim konventionellen Bauen inzwischen fast zwangsläufig anfallen. Prozesse verlaufen parallel, das heißt während z. B. Streifenfundamente konventionell vor Ort erstellt werden, produziert das beauftragte Modulbauunternehmen die einzelnen Raummodule in seinen Werkhallen. Damit kann die Produktion von Raummodulen in etwa mit der Produktion in der Autoindustrie verglichen werden. In konditionierten Werkhallen werden die einzelnen Montageabschnitte erstellt. Verzögerungen durch Schlechtwetter entfallen und die Arbeitsplatzqualität für die Mitarbeitenden ist sehr hoch.

Modulbauweise – Vorteile

Die reinen Investitionskosten der Erstellung eines Modulgebäudes sind mit denen eines konventionell errichteten Gebäudes vergleichbar. Aber es gibt eine Reihe von Vorteilen, mit denen sich die Modulbauweise bezahlt macht. So können Modulgebäude aufgrund der witterungsunabhängigen Produktion ganzjährig und zum Teil sogar im Schichtbetrieb produziert werden und sind somit bis zu 50 % schneller fertig.

Die serielle Fertigung im wettergeschützten Werk ermöglicht eine hohe Präzision und sichert die konstant hohe Qualität. Die Module erhalten bereits ab Werk den definierten Ausbaustandard, in der Regel inklusive Heiz- und Sanitärleitungen, dezentraler Lüftungslösungen, Elektroinstallationen und fertiger Oberflächen. Alles anschlussfertig für die vorbereiteten Gebäudeanschlüsse. Auf der Baustelle werden die für den Transport witterungsgeschützt verpackten Module dann im Baukastensystem innerhalb weniger Tage montiert. Anschließende Ausbauarbeiten nehmen nur noch wenige Wochen in Anspruch. Für die Umgebung und den Schulbetrieb bedeutet das eine kurze und damit geringe Belastung durch Lkw-Transporte und Baustellenlärm.

August-Gräser-Schule in Frankfurt a. M., Neubau-Modulgebäude, Außenansicht, Fertigstellung 2019 Bild: drexel und weiss, Wolfurt (AT)

Mit Raummodulen entstehen hochwertige, dem jeweiligen Bedarf angepasste Gebäude.

Ein Modulgebäude ist von der Lebensdauer her mit einem Massivgebäude mit ca. 50 Jahren absolut vergleichbar und bei den Lebenszykluskosten schneidet es erheblich günstiger ab als ein konventionell errichtetes Gebäude:

• flexible Anpassung der Planung und Gestaltung an die individuellen Anforderungen
• keine Störung des Schulbetriebs, Erweiterung und Umbau in den Sommerferien
• zuverlässige Terminplanung mit Fixterminen
• nachhaltige Bauweise mit mehrfach wiederverwendbaren Raummodulen
• niedrige Planungs- und Erstellungskosten
• Planungs- und Investitionssicherheit
• geringe Lebenszykluskosten.

Modulbauweise und Lüftung

Die Modulbauweise bietet aufgrund ihrer hohen Flexibilität und der Herstellungsverfahren beste Voraussetzungen für die Integration dezentraler Lüftungslösungen in Schulen und Kindertagesstätten. Gleichzeitig stellen dezentrale Lüftungslösungen die ideale Basis für neue Gebäude- und Unterrichtskonzepte mit flexiblen Lernlandschaften und diversen Begleiträumen dar.

Lüftungssysteme können so in die Gebäude bzw. Möblierung integriert werden, dass sie de facto „unsichtbar“ für die Lehrerschaft und Lernenden arbeiten und die Raumakustik nicht beeinträchtigen. Gemeinsam mit einer optimalen Strömungsverteilung werden psychologische Störmomente reduziert, die bereits durch die reine Sichtbarkeit hervorgerufen werden können. Zug- und/oder Kältegefühl werden vermieden. Das höchste Lob wird dann erteilt, wenn die Lehrerschaft, nach der Behaglichkeit im Klassenraum mit der Lüftung gefragt antwortet: „Lüftung? Haben wir keine in der Klasse! Aber immer gute Luft!“

Gute Luft für gutes Lernen

Klassenräume müssen energieeffizient beheizt werden, eine hohe Luftqualität wie auch gute visuelle und auditive Bedingungen bieten. Blendeffekte durch einfallendes Sonnenlicht und Lärmeinträge aus der Umwelt oder aus Nachbarklassen müssen vermieden werden. Kurze Nachhallzeiten sorgen für gute Sprachverständlichkeit.

Darüber hinaus sind innere Lasten störungsfrei abzuführen. Eine Klasse mit 30 Schülerinnen und Schülern produziert pro Stunde 2,3 bis 2,7 kWh Wärme und ca. 500 l CO₂. Liegen die Werte beim lufthygienischen Leitparameter CO₂ hoch, zeigt dies meist auch eine hohe Schadstoffbelastung an. Deshalb benötigt eine Klasse pro Stunde zwischen 500 und 900 m³ Frischluft. Alle Lüftungskonzepte müssen sich in diesen Kontext einpassen.

Energieeffizienz mit guter Lüftungslösung

Immer mehr Städte und Regionen erklären für ihr Gebiet den „Klimanotstand“. Wer aber so etwas sagt, muss bei Bildungseinrichtungen beginnen. Sollen diese saniert, modernisiert oder neu gebaut werden, so ist eine Planung mit dem Ziel höchster Energieeffizienz der Gebäudetechnik unumgänglich.

Eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung erzielt in einem Klassenraum pro Jahr eine Heizenergieeinsparung von bis zu 6.450 kWh p. a. oder 39 % gegenüber Klassenräumen mit klassischer Fensterlüftung. Dies entspricht rund 650 l Heizöl pro Jahr und Klassenraum. Diese Einsparung mit einem monetären Wert von ca. 1.000 bis 1.500 € p. a. würde also Energieeffizienzinvestitionen für einen Lebenszyklus von max. 20 Jahren in der Höhe von 20.000 € rechtfertigen. Die Berechnung setzt voraus, dass die Energiepreise auf dem heutigen Preisniveau verbleiben. Eine Anlage amortisiert sich somit bereits nach 10 bis 14 Jahren, inklusive aller Wartungs- und Instandhaltungskosten sowie Ersatzfilter.

Marie-Curie-Schule in Frankfurt a. M., Neubau-Modulgebäude, Klassenraum, Fertigstellung 2019 Bild: drexel und weiss, Wolfurt (AT)

Gesundheitsschutz durch gute Raumluft

In einen Klassenraum werden Luftschadstoffe aus vielen Quellen eingetragen, darunter flüchtige organische Verbindungen (VOC) aus Baumaterialien, Möblierung, Raumausstattung, technischer Ausstattung, Bekleidung und Kosmetik, aus Mikroorganismen oder auch menschlichen Aktivitäten. Ihr Abtransport schützt die Gesundheit von Lernenden und Lehrkräften nachhaltig. Zudem führen bessere Lernbedingungen nachweislich auch zu Verbesserungen der Lernleistungen von bis zu 8 % (Durchschnitt Zensuren). Dazu tragen auch relative Raumluftfeuchten im Zielbereich von 40 bis 60 %, moderate durchschnittliche Raumtemperaturen und der Abtransport überschüssiger Wärme im Sommer bei.

Eine effektive Nachtauskühlung etwa kann selbst bei hochsommerlichen Nachttemperaturen von mind. 21 °C die Temperatur im Klassenraum bis 8:00 Uhr morgens auf 24 °C absenken, ohne den Einsatz von Klimageräten. Um die Mittagszeit wurde in den gemessenen Räumen bei einer Außentemperatur von 36 °C eine Höchsttemperatur von ca. 28 °C ermittelt.

Resultat ist eine Verringerung von Krankheits- und Ausfallzeiten von Schülern und Lehrpersonal.

Literaturhinweise

• /1/ GaFöG Gesetz zur ganztägigen Förderung von Kindern im Grundschulalter

• /2/ Destatis, Pressemitteilung Nr. 105 vom 15. März 2023