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Lichttechnische Bewertungsmethodik für Verschattungssysteme von Dachoberlichtern

Gebäude über Dachoberlichter natürlich zu beleuchten ist lichttechnisch, energetisch
und wirtschaftlich die effizienteste Art der Tageslichtnutzung.
Dachoberlichter wurden bisher zumeist als rein statische Systeme ohne variablen Sonnenschutz ausgeführt. Generell ermöglichen Dachverglasungssysteme mit variabler Verschattungsfunktionalität eine andere Gestaltung von Dachflächen. Sie bieten im Allgemeinen in den strahlungsreichen Zeiten einen effizienteren Sonnen- und Blendschutz als statische Systeme. Die Planungsempfehlung eines maximalen Tageslichtquotienten von 10 %, wie sie beispielsweise in DIN 5034-6 genannt wird, die aus Gründen des sommerlichen Wärmeschutzes, nicht aber lichttechnisch motiviert ist, kann damit gelockert werden.

Dieser Bericht baut auf dem vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) sowie Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) geförderten Vorhaben „Weiterentwicklung von Verfahren für die Bewertung der Energieeffizienz von Beleuchtungsanlagen im Rahmen der EnEV Methode einschließlich der Festlegung von Mindestanforderungen - Teilprojekt 4 Innovative Dachoberlichter“ auf und erweitert das Modell zur lichttechnisch – energetischen Bewertung dynamischer Dachoberlichtlösungen für die Anwendung in weiteren Klimazonen. Es kann somit als Verfahrenserweiterung unter anderem für die bevorstehende Überarbeitung der Europäischen Norm EN 15193 vorgeschlagen werden.

Der Bericht beinhaltet die formale Erweiterung des bisher in der DIN V 18599-4 und in der EN 15193-1 angewandten Modells und die erforderliche Parametrierung des Modells für verschiedene europäische Klimate. In sich verstellbare Verschattungssysteme (Lamellenbasierte Lösungen, bei denen der Anstellwinkel z. B. in Abhängigkeit des Sonnenstandes angepasst wird) werden hinsichtlich der einstrahlungsabhängig stark variierenden Systemphotometrie und damit der variierenden wirksamen Lichttransmission gesondert betrachtet. Die Anpassung derartiger Systeme auf das zuvor entwickelte Modell wird in einem eigenen Kapitel abgehandelt. Danach wird die Anwendung des neuen Modells anhand eines Beispiels erläutert.
Abschließend werden in einer gesamtenergetischen Betrachtung Antworten auf folgende Fragen gegeben:
• Können Anzahl bzw. Größe von Dachoberlichtern durch den Einsatz von variablen Verschattungssystemen vergrößert werden, so dass der Gesamtenergiebedarf von Gebäuden reduziert werden kann?
• Wie sind Dachoberlichtlösungen technisch gegenüber dem aktuellen Stand weiter zu entwickeln, um das gesamtenergetische Verhalten von Gebäuden zu verbessern?

Die Studie des Fraunhofer-Institut für Bauphysik kann für 100,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   
 
   
 

Lichtkuppeln, Lichtbänder und Tageslichtquotient

Die Planung und Dimensionierung von Dachoberlichtern gehört grundsätzlich in die Hand von Fachleuten. Dennoch ist es oftmals hilfreich frühzeitig zu wissen, welche Lichtflächen in Dächern ungefähr erforderlich werden, um in den Räumen darunter einen vorgegebenen Tageslichtquotienten zu erreichen.

Zu diesem Zweck hat der FVLR e.V. 1998 den ausgewiesenen Tageslichtexperten und ehemaligen Obmann des entsprechenden DIN-Fachnormenausschusses Dr. Udo Fischer aus Darmstadt beauftragt, eine Studie anzufertigen.

Hier die Aufgabenstellung:
Planern und Architekten soll eine schnelle, orientierende, überschlägliche Dimensionierung der Beleuchtung von Räumen mit Tageslicht durch Lichtkuppeln und Lichtbänder ermöglicht werden. Dazu ist zu überprüfen, ob die häufig angewandte Regel genügend genau ist, wonach das Verhältnis der Summe der lichten Öffnungsflächen der Lichtkuppeln bzw. der Dachlichtbänder zur Grundfläche eines Raumes etwa doppelt so groß sein soll wie der mittlere Tageslichtquotient in diesem Raum.

Außerdem sollen Hinweise gegeben werden, wie die Tageslicht-Beleuchtung von Räumen durch Lichtkuppeln und Dachlichtbänder befriedigend gleichmäßig gestaltet werden kann, welche Einsparungen sich bei der Beleuchtung mit Kunstlicht infolge des Einsatzes der Dachoberlichter erzielen lassen und welche Wärmegewinne durch die eindringende Globalstrahlung möglich sind.

Obwohl die Studie bereits im Jahre 1998 erstellt wurde, sind deren Ergebnisse selbst vor dem Hintergrund der neuen Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.4 Beleuchtung vom Juni 2011 nach wie vor aktuell und weiterhin gültig.

Die Studie der FH Lippe kann für 30,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   
 
   
 

Tageslichtversorgung und MBO 2002

Die Musterbauordnung (MBO) Stand November 2002 regelt die Abstandsflächen (= notwendiger Abstand zwischen Gebäude und Grundstücksgrenze) für Wohn-, Gewerbe- und Industriegebäude neu. Sie soll bei der Novellierung aller bundesdeutschen Landesbauordnungen (LBO) als Vorbild dienen. Der FVLR e.V. hat hierzu das Lichtlabor des Fachbereichs Architektur und Innenarchitektur der FH Lippe und Höxter unter der Leitung von Herrn Prof. Gräßer beauftragt, anhand von lichttechnischen Untersuchungen an Modellen und Berechnungen aus dem Bereich des Gewerbe- und Industriebaues die sich in Innenräumen ergebenden Änderungen, die durch die neue MBO vorgegeben werden, herauszuarbeiten, darzustellen und zu visualisieren.

Die sich nach MBO 2002 ergebende zulässige ungünstigste Situation, d. h. ein 15,00 m hohes Gebäude mit einer ebenso hohen Verbauung in 6,00 m Entfernung, wurde für die Messungen im Lichtlabor mit einem Modell im Maßstab 1:33 1/3 bei Variation der Abstandsflächen (0,2 H, 0,25 H, 0,3 H, 0,5 H) nachgestellt. Das Modell soll ein Bürogebäude mit verschiedenen Fensteröffnungen auf der einen Seite, sowie einer Verbauung auf der gegenüberliegenden Seite darstellen.
Die FH Lippe kommt in ihrer Studie abschließend zu den Ergebnissen, dass bei einer Abstandsfläche von 0,2 H die Werte in Fensternähe im EG nur noch ca. 20 % der Werte des 3. OG betragen ; im 1. OG sind es lediglich 30 %. Bei einer Abstandsfläche von 0,5 H hingegen betragen die Werte in Fensternähe im 1. OG ca. 80 bis 90 % der Werte des 3. OG; im EG sind es immerhin noch ca. 65 %. Der Wert bei 0,2 H im 1.OG in Fensternähe beträgt ca. 30 %, in der Raummitte ca. 50 % und in der Tiefe ca. 55 % der gemessenen Werte bei 0,5 H. Nur der zu Vergleichszwecken betrachtete Raum mit einer Lichtkuppel in der Raumtiefe lieferte insgesamt ausreichende Beleuchtungsverhältnisse.

Interessant ist aus den Ergebnissen die Erkenntnis, dass erst eine erhebliche Vergrößerung der Abstandsfläche (auf 0,5 H) zu einer spürbaren Verbesserung der Beleuchtungsverhältnisse im EG sowie im 1. OG bei der gewählten Konstellation führt. Heißt das doch, dass selbst die alte Regelung der MBO (0,25 H) im vorgestellten Extremfall unbefriedigend war, und die neue Regelung erst recht unzureichend ist.

Werden die Regelungen der MBO 2002, wie von den Bundesländern angedacht, übernommen, können insbesondere bei dichter Bebauung im Industriebau Räume nur noch von oben, also durch Lichtkuppeln oder Lichtbänder ausreichend mit Tageslicht versorgt werden.

Die Studie der FH Lippe kann für 50,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   
 
   
 
Ergonomische und arbeitsphysiologische Grundlagen
 
Dr.-Ing. Ahmet Çakir   In dem Beitrag "Die Beleuchtung von Arbeitsstätten mit Tageslicht - Basiswissen und Grundlagen für die Planung" beschreiben die Autoren Dr. Çakir, Cornelius, Henrichen, Hegger, Mathys und Strutz die der BGI/GUV-I 7007 zu Grunde liegenden Zusammenhänge zwischen dem Tageslicht und der Sehaufgabe bzw. seinen psychologischen und physiologischen Wirkungen auf den Menschen.
Den gesamten Beitrag können Sie hier downloaden.
Dr.-Ing. Ahmet Çakir    
   
   
  FVLR-Projekt „Tageslicht nutzen“
   
 
Tageslicht nutzen   Das Projekt “Tageslicht” soll dazu dienen, eine ganzheitliche und auf den Menschen und seine Arbeit bezogene Bewertungsweise von Licht in Innenräumen, ungeachtet dessen Herkunft, zu entwickeln.
Die Nutzung von Tageslicht kann aus unterschiedlichen Gründen vorgenommen werden, so z. B. um elektrische Energie für die Beleuchtung zu sparen oder bestimmte Raumteile mit Tageslicht besser zu “belichten”. Bei jeglicher Beeinflussung der Beziehung zwischen einem umbauten Raum und der Außenwelt treten neben den beabsichtigten Effekten auch unbeabsichtigte ein.
Im Rahmen des vom FVLR e.V. ins Leben gerufenen Projekts soll eine ganzheitliche Betrachtungsweise entwickelt werden, bei der technische, ergonomische und raumgestalterische Aspekte der Tageslichtnutzung integriert behandelt werden sollen.
   
 

Ziel des Projekts ist das Aufzeigen von Synergieeffekten zwischen der Raumarchitektur einerseits und der (Tageslicht-)Technik andererseits, wobei funktionalen, gesundheitlichen sowie emotionalen Bedürfnissen der Nutzer Rechnung getragen wird.

Çakir, Ahmet u.a.
Buch mit CD-Rom
Kleffmann Verlag, Bochum

Das Buch kann für 20,35 € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   
 
   
 

Tageslicht und Architektur

Teilbericht aus dem FVLR-Projekt "Tageslicht nutzen",
Prof. Dr.-Ing. Volkher Schultz

Den Teilbericht können Sie hier downloaden.

   
   
 

Tageslicht und Ergonomie

Teilbericht aus dem FVLR-Projekt "Tageslicht nutzen",
Dr.-Ing. Ahmet Çakir, Dipl.-Ing. Gisela Çakir

Den Teilbericht können Sie hier downloaden.