Perkins Eastman baut eine Net-Zero-Schule

Omar Calderon Santiago von Perkins Eastman ist – man kann es nicht anders sagen – ein Visionär. Und so ist es auch ihm zu verdanken, dass die Benjamin Banneker Academic High School völlig klimaneutral gebaut wurde. Dabei ging es ihm nicht nur darum, ein nachhaltiges Gebäude zu schaffen. Er wollte vor allem den sozial benachteiligten Schüler:innen Inspiration vermitteln und zum Erfolg verhelfen. Und diese Schüler:innen nahmen die Sache noch einmal selbst in die Hand, als das Projekt Gefahr lief, nicht finanziert zu werden: Gemeinsam mit Omar Calderon konnten sie die wichtigsten Stakeholder überzeugen.

Eingang der Benjamin Banneker Academic High School. Rendering: Perkins Eastman.

Kurze Projektinfo
Ort: Washington, D.C. (USA)
Projektart: Städtische Schule
Status: Abgeschlossen | August 2021
Projektfläche: 185.000 Quadratfuß
Budget: 98 Mio. USD
LEED-Zertifizierung: Platin
Energieeffizienz: aktuell die energieeffizienteste High School in den USA

Sozio-politische Faktoren
Während des Entwurfsprozesses kam es im City Council von Washington, D.C. zu politischen Streitigkeiten um die Finanzierung der Schule. Es schien, als stünde nicht mehr genug Geld für den Bau zur Verfügung. Doch die Schüler:innen sprachen persönlich in der City Hall vor und baten darum, das eigentlich längst zugewiesene Budget freizugeben. Schließlich konnte die Bürgermeisterin den Kindern versichern, dass die neue Schule gebaut werden würde. Erwähnenswert ist auch, dass die Schülerschaft hauptsächlich aus jungen Frauen of Color besteht – für das Team von Perkins Eastman war es inspirierend zu sehen, wie sich die Mädchen für ihre High School einsetzten, und laut Omar Calderon Santiago rüttelte dieses Erlebnis das Architekturbüro auf, selbst mehr für die Gleichstellung im Unternehmen zu tun.

„Es zeigte mir, dass ich mehr darüber nachdenken sollte, wie wir energieeffiziente, gesunde Umgebungen für Schüler:innen schaffen, in denen sie gut lernen können – und zwar nicht nur die wohlhabenderen Schüler:innen. Solche Lernumgebungen müssen einfach für alle bereitstehen.“

Omar Calderon Santiago im Gespräch mit Schüler:innen der Benjamin Banneker Academic High School. Foto: Perkins Eastman.

Historischer Hintergrund
Die Benjamin Banneker Academic High School befindet sich im Stadtviertel Logan Circle am bekannten gleichnamigen Kreisverkehr und wurde nach einem einflussreichen Washingtoner Stadtplaner benannt: Benjamin Banneker gilt als erster afroamerikanischer Wissenschaftler, war freier Bürger und gewissermaßen ein Pionier, der im 18. Jahrhundert die Vermessung des zukünftigen Bundesdistrikts Washington, D.C. übernahm. Perkins Eastman wollte mit bestimmten Designelementen auf das Leben dieses beeindruckenden Mannes hinweisen, damit die Verbindung nicht in Vergessenheit gerät. 

Die Schule ist nicht weit vom Logan Circle und dem Washington Monument entfernt.

Während der Bauformmodellierung wurden Öffnungen in den Wänden integriert, durch die die Schüler:innen vom Schulhof aus das Washington Monument sehen können und die Verbindung zu ihrer Stadt stets greifbar haben.

Die Muster auf den Böden greifen die diagonalen und rechtwinkligen Wege der wichtigsten Verkehrsstraßen auf, um auch hier zu zeigen, auf welchem Grund die Schule steht. 

Luftaufnahme eines Lernbereichs in der High School. Foto: Joseph Romeo/Perkins Eastman.

Designelemente

Entlang der Seite sieht man, wie das Gebäude von vier auf zwei Etagen heruntergestuft wird, damit es sich harmonisch in das direkte Umfeld einfügt. Die Farbe der Fassade orientiert sich an den Ziegelwänden der Nachbargebäude.

Details der Fassade.

Dieses SketchUp-Modell zeigt, wie sich die Schule größentechnisch in die Nachbarschaft einfügt.

Da die Schüler:innen nach der High School direkt aufs College gehen, wollte Perkins Eastman schon hier eine Umgebung schaffen, die an einen College-Campus erinnert. 
 

Außenansicht des Schulgebäudes mit Campus-Atmosphäre.

Dem Entwurfsteam gelang es, immer wieder Aufenthaltsbereiche im Freien zu schaffen, von denen aus man eine gute Sicht auf die Stadt und das Washington Monument hat. Die Cafeteria schafft eine visuelle Verbindung nach außen und bietet den Schüler:innen verschiedene Möglichkeiten, sich zusammenzusetzen. 

Die Cafeteria der High School.

Gleich am Eingang erwartet einen erst einmal ein kleines Café. Damit wollte das Design-Team die Eltern ansprechen, die eine aktive Rolle im Schulleben ihrer Kinder spielen sollen. Im Café können sie sich treffen, besser kennenlernen und gemeinsam Pläne schmieden. 

Grundrisse und Schnitte durch das Gebäude.

Nimmt man dann den zentralen Weg durch das Gebäude, mit dem die unteren und oberen Teile verbunden sind, finden sich zahlreiche Aufenthaltsmöglichkeiten für die Schüler:innen in der Nähe der Treppen. Strategisch positionierte Oberlichter sorgen für eine gute Beleuchtung auch weiter unten im Gebäude. 

Jedes Mal, wenn Perkins Eastman ein Schulgebäude entwirft, versucht das Unternehmen herauszufinden, was das Herz der Schule ausmacht. In diesem Fall führen die Treppen ins Atrium, wo sich alle Wege treffen. Auch die Schulbibliothek spielt eine wichtige Rolle und erstreckt sich horizontal und vertikal durch das Gebäude. Über das Treppenhaus erreicht man zudem spezielle Lernbereiche, einen Innenhof und die Cafeteria. All das ist über zwei Flügel verteilt, die das Herz der Schule einrahmen.

Collage: Atrium mit Treppen, die in die anderen Bereiche des Gebäudes führen.

Ein ganzheitlicher Ansatz für nachhaltiges Design

Perkins Eastman ist davon überzeugt, dass sich die Gestaltung von Gebäuden positiv auf das Leben der Menschen und die Umwelt auswirken soll. Deshalb berücksichtigen sie in ihren Projekten technologische, wirtschaftliche, soziale und umweltbezogene Aspekte, mit denen sie genau dieses Ziel erreichen. Und das ist nichts, was sie im Nachhinein auf ihre Entwürfe anwenden, sondern so tiefgreifend, dass es stets von Anfang an mitgedacht wird.

Bauformstudien unter Berücksichtigung der Umgebung.

Perkins Eastman wollte auch bei diesem Projekt die zehn AIA-Prinzipien für herausragende Entwürfe (Framework for Design Excellence) einhalten: Integration, soziale Gerechtigkeit, Ökosysteme, Wasser, Wirtschaft, Energie, Wohlbefinden, Ressourcen, Veränderung und Nachbereitung. Der Fokus des Teams lag jedoch auf dem Schnittpunkt von Energie und Wohlbefinden. Insbesondere sollte das Schulgebäude durch eine sorgfältige Analyse von Tageslicht, Wärmekomfort, Akustik und Luftqualität optimiert werden.

Leistungsdaten

• Leistungsbaseline: ASHRAE-Standard 90.1 2010
• Leistungsziele:
  • Net-Zero-Status durch Erreichen einer prognostizierten EUI von 19,9 kBTU/Quadratfuß/Jahr – eine Verbesserung von 72 % im Vergleich zur Baseline ohne Fotovoltaik sowie eine Verbesserung von 100 % im Vergleich zur Baseline mit Fotovoltaik
  • Gut beleuchtete Räume mit einer Tageslichtautonomie (Spatial Daylight Autonomy, sDA) von 66,4 % für regulär genutzte Räume und nur 3,4 % jährlicher Sonneneinstrahlung (Annual Sunlight Exposure, ASE)

Mit 3D-Modellierung in SketchUp und Energie- und Tageslichtanalysen über das SketchUp-Plug-in Sefaira sowie über Climate Studio konnte das Team von Omar Calderon nachhaltige Lösungen im gesamten Gebäude integrieren, ohne dass dadurch das durchdachte Design beeinträchtigt wurde. 

Das zeigt sich auch am Eingang der Schule, wo eine perforierte Fassadenverkleidung gleich zwei Zwecke erfüllt: Sie dient als Sonnenschutzvorrichtung, da die Ostfassade dazu tendiert zu blenden – und als Kunstinstallation, die an Benjamin Banneker und sein Leben erinnert.

Der Eingang der Schule.

Tageslicht spielt eine wichtige Rolle für die Gestaltung einer Lernumgebung.

„Energie sparen und klimaneutral werden muss damit anfangen, dass wir wissen, wie ein Gebäude der Sonne ausgesetzt ist. Mit der richtigen Ausrichtung lässt sich das Tageslicht maximal ausnutzen, ohne dass sich das Gebäude überhitzt.“
– Omar Calderon Santiago, Design Principal bei Perkins Eastman
 

Collage: Durch Tageslicht erhellte Klassenzimmer und Aufenthaltsbereiche.

Bislang hatte Perkins Eastman sich für die Leistungsanalyse stets auf externe Consultants verlassen. Doch nun haben sie ein eigenes Team, das Tools für diese Art Analyse nutzt – zum Beispiel Sefaira von SketchUp. Damit konnten sie die Position und Größe der Oberlichter so detailliert bestimmen, dass das Tageslicht optimal ausgenutzt wird und gleichzeitig keine Gefahr durch Überhitzung besteht. 

„Wir finden es großartig, dass Tools wie Sefaira zusammen mit SketchUp funktionieren. Wir nutzen SketchUp als Entwurfstool, machen in Sefaira die Tageslichtanalysen und kehren dann zu SketchUp zurück, um den Entwurf noch weiter auszuarbeiten.“

Das Team von Perkins Eastman erreichte beachtliche Energieeinsparungen, indem es luftdichte Gebäudehüllen entwickelt. Geplant war eine Luftdichtigkeit von 0,125 Kubikfuß pro Minute. Doch ein Blower-Door-Test ergab sogar nur die Hälfte dieses Werts. Das Schulgebäude erreicht zur Zeit also im Vergleich zur Baseline eine 200 % bessere Leistung. Die Energie, die hier eingespart wird, trägt am meisten dazu bei, dass das Gebäude beeindruckende Effizienzwerte erreicht.

An der Südfassade wurden Solarpanels in den Sonnenschutz der Fenster integriert, und die Fassade und Dachstrukturen der Sporthalle wurden verstärkt, um weitere Panels aufnehmen zu können. 
 

SketchUp-Modell der Südfassade mit Solarpanels.

Das Gebäude hat seine Leistungsziele deutlich übertroffen. Werte, die nach Bezug des Gebäudes aufgezeichnet wurden, zeigen, dass es derzeit weniger Energie verbraucht, als während der Entwurfsphase geschätzt wurde. Es müssen noch einige Fotovoltaikanlagen angebracht werden, und um die Klimaneutralität wirklich bestätigt zu bekommen, muss das Gebäude ein komplettes Jahr in Betrieb gewesen sein, aber es sieht ganz klar so aus, als würden die gesetzten Ziele erreicht. 

Während landesweit in den USA etwa 96 bis 97 % der Schüler:innen die High School mit einem Abschluss verlassen, betrug dieser Wert an der Benjamin Banneker Academic High School in den vergangenen fünf bis zehn Jahren ganze 100 %. Die Schüler:innen dort machten alle ihren Abschluss und wurden in weiterführende Schulen aufgenommen, und das trotz komplizierter Familiensituationen und Schwierigkeiten im Stadtviertel. Für Omar Calderon ist das eine erfreuliche Zahl, denn für ihn ist jeder Schüler und jede Schülerin, die keinen Abschluss macht, eine Katastrophe.  

„Ich bin nur der Architekt, der diesen Schüler:innen einen Dienst erweist, und es ist auf ganz intensive Weise inspirierend, Teil dieses Erlebnisses sein zu dürfen.“ 

Hier erfahren Sie mehr darüber, wie Omar Calderon sich für den Bau klimaneutraler Lernumgebungen einsetzt. 

Möchten Sie erfahren, wie auch Sie mit Ihren Arbeitsabläufen mehr Nachhaltigkeit erreichen? Dann sollten Sie unbedingt diese Artikel lesen:

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Mehr über Energie- und Tageslichtanalysen mit Sefaira von SketchUp finden Sie hier.

Über Perkins Eastman

Perkins Eastman ist ein globales Architekturunternehmen, das das menschliche Erleben in den Mittelpunkt seiner Projekte stellt. Die über 1.100 Mitarbeitenden denken, träumen und arbeiten in 18 Niederlassungen und 24 interdisziplinären Studios weltweit. Mit Hilfe eines integrierten Entwurfsprozesses sollen sich ihre Projekte stets nachhaltig positiv auf unser Leben auswirken.