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  Beispielrechnung nach DIN V 18599-4
 

Anhand zweier Beispiele wird ein Berechnungsablauf nach DIN V 18599-4 dargelegt, wobei die Unterschiede zwischen einer Dachlichtband-Variante a und einer Shed-Lösung b mit gleichen Lichtflächen aufgezeigt werden.

Variante a
Variante b
Schnitt Dachlichtband
Schnitt Shedoberlicht

Beispielhaft untersuchte Hallen mit Geometrie der Dachoberlichtanordnung
(Quelle: DIN V 18599-4)

Beispiel Industriehalle:
Länge: aR = 45,00 m
Breite: bR = 30,00 m
Fläche AR = 1.350 m²
Höhe: hR = 7,00 m
Höhe der Nutzebene: hNe = 0,85 m
⇒ Raumindex k: k = 2,93

Für "Fertigung":
jährliche Betriebszeiten "Tag": tTag = 2.192 h (aus DIN V 18599-10)
jährliche Betriebszeiten "Nacht": tNacht = 58 h (aus DIN V 18599-10)
kein Präsenzmeldesystem: Fprä = 1 (aus DIN V 18599-10)
Wartungswert der Beleuchtungsstärke: = 500 lx (aus DIN V 18599-10)
Annahme Kontrollsystem:
tageslichtabhängiges, automatisches, autarkes, nicht ausschaltendes Kontrollsystem

Daten Variante a:
12 Stück gewölbte Dachlichtbänder mit PC-Stegplatten:
Länge: aRb = 10,00 m
Breite: bRb = 2,00 m
Fläche: ARb = 240,00 m²
Neigung des Aufsetzkranzes: γW = 90° (senkrecht) (⇒ aRb = as; bRb = b; ⇒ as/bs = 5)
Höhe des Lichtschachtes: hS = 0,50 m (⇒ hS/bs = 0,25)
Lichttransmissionsgrad: τD65 = 0,64 (z. B. opale Stegplatten PC-S5P20)
Minderungsfaktoren:
- für Versprossung: kObl,1 = 0,92
- für Verschmutzung: kObl,2 = 0,90 (außen und innen gering)
- ungerichteter Lichtdurchgang: kObl,3 = 0,85
Außentageslichtquotient: Da = 1 (Tabelle 13 DIN V 18599-4 für horizontal)

Daten Variante b:
8 Stück Shed-Dachlichtbänder mit Isolierverglasung:
Höhe des Glassheds: hW = 1,50 m,
Höhe der Lichteintrittsöffnung: hG = 1,00 m, (⇒ hG/hW = 0,67)
Breite der Lichteintrittsöffnung: bRb = 30,00 m,
Fläche: ARb = 240,00 m²,
Neigung des Sheds (Glasseite): γF = 60°
Neigung des Shedrückens: γW = 30°
Lichttransmissionsgrad: τD65 = 0,70 (z. B. neutrale Isolierverglasung)
Minderungsfaktoren:
- für Versprossung: kObl,1 = 0,88
- für Verschmutzung: kObl,2 = 0,90 (außen und innen gering)
- ungerichteter Lichtdurchgang: kObl,3 = 0,85
Außentageslichtquotient: Da = 0,72 (Tabelle 13 DIN V 18599-4 für 60° Neigung)

Variante a:
Aus den oben aufgeführten geometrischen Daten lassen sich die Eingangswerte der Tabelle 14 der DIN V 18599-4 berechnen und hR = 0,88 ablesen (interpoliert). Der mittlere Tageslichtquotient ergibt sich dann zu:



⇒ Klassifikation "gut" (aus Tabelle 16 DIN V 18599-4)
⇒ CTL,Vers = 0,94 (mit "gut" / horizontal / = 500 lx aus Tabelle 17 DIN V 18599-4)
⇒ CTL,kon = 0,75 (mit automatisch/autark/nicht ausschaltend/ "gut" / = 500 lx aus Tabelle 18 DIN V 18599-4)

Zum Vergleich mit der Berechnung nach DIN V 18599-4 ist unten das Ergebnis einer detaillierten Berechnung mittels eines EDV-Berechnungsprogramms gegenübergestellt. Die Übereinstimmung mit dem obigen Ergebnis ist gut, es wird ein mittlerer Tageslichtquotient von 7 % ausgegeben.

Verteilung des Tageslichtquotienten D für die Dachlichtbandlösung a als 3D-Gebirgedarstellung

Variante b:
Aus den oben für die Shedvariante aufgeführten geometrischen Daten lassen sich die Eingangswerte der Tabelle 15 der Vornorm berechnen und hR = 0,8 ablesen (interpoliert). Der mittlere Tageslichtquotient ergibt sich dann zu:



⇒ Klassifikation "mittel" (aus Tabelle 16 DIN V 18599-4)
⇒ CTL,Vers = 0,71 (mit "mittel" / 60° / = 500 lx aus Tabelle 17 DIN V 18599-4)
⇒ CTL,kon = 0,73 (mit automatisch/autark/nicht ausschaltend/ "mittel" / = 500 lx aus Tabelle 18 DIN V 18599-4)

Zum Vergleich mit der Berechnung nach DIN V 18599-4 ist nachstehend das Ergebnis einer detaillierten Berechnung mittels eines EDV-Berechnungsprogramms gegenübergestellt. Die Übereinstimmung mit dem obigen Ergebnis ist recht gut, es wird ein mittlerer Tageslichtquotient von 5 % ausgegeben.

Verteilung des Tageslichtquotienten D für die Shedlichtlösung b als 3D-Gebirgedarstellung

Der Teilbetriebsfaktor Tageslicht FTL berechnet sich nach der Vornorm zu:

FTL = 1 - CTL,Vers · CTL,kon

Teilbetriebsfaktor Tageslicht FTL
Variante a
Variante b
FTL = 1 - 0,94 · 0,75 = 0,295
FTL = 1 - 0,71 · 0,73 = 0,482
effektive Betriebszeit teff,Tag,TL
Variante a
Variante b
teff,Tag,TL = 2.192 h · 0,295 · 1 = 646,6 h
teff,Tag,TL = 2.192 h · 0,482 · 1= 1.052,1 h

Um den jährlichen Endenergiebedarf für die Beleuchtung ermitteln zu können, muss die
elektrische Bewertungsleistung pj für ein gewähltes Beleuchtungssystem bestimmt werden.

Ansatz:
Direktbeleuchtung mit stabförmigen Leuchtstofflampen mit EVG
pj,lx = 0,05 W/(m² · lx) (aus Tabelle 1 DIN V 18599-4)
kA = 0,88 (aus DIN V 18599-10)
kL = 1 (Bezugsleuchtenart der Tabelle 2 DIN V 18599-4)
kR = 0,53 (mit Raumindex k = 2,93 aus Tabelle 3 DIN V 18599-4)

Mit pj,lx ermittelt sich die elektrische Bewertungsleistung pj zu:
pj = 0,05 W/(m² · lx) · 500 lx · 0,88 · 1 · 0,53 = 11,7 W/m²

Der jährlicher Endenergiebedarf Beleuchtung QI unter Berücksichtigung einer Tageslichtnutzung infolge Dachoberlichter folgt zu:

Variante a
Variante b
Ql = 11,7 · [1.350 · (646,6 + 58)]
Ql = 11,7 · [1.350 · (1.052,1 + 58)]
= 11.130 kWh
= 17.534 kWh
(= 8,2 kWh/(m²a))
(= 13,0 kWh/(m²a))

Zwischen den beiden Varianten "Dachlichtbandlösung" und "Shedlösung" beträgt der Unterschied
Δ QI trotz gleich großer Lichteintrittsflächen:

Δ QI = 17.534 kWh - 11.130 kWh = 6.404 kWh

Der jährlicher Endenergiebedarf Beleuchtung Ql ohne Berücksichtigung einer Tageslichtnutzung würde sich fiktiv ergeben zu:

Ql = 11,7 · [1.350 · (2.192 + 58)] = 35.539 kWh

Dies bedeutet, dass der jährliche Endenergiebedarf Ql unter Ausnutzung der Tageslichtversorgung bei Variante a weniger als 1/3 des jährlichen Endenergiebedarfs ohne Tageslichtausnutzung beträgt (bei Variante b weniger als die Hälfte).
Hier zeigt sich ein gewaltiger Energiekostenvorteil für flach gewölbte Oberlichter und vor allem das gewaltige Einsparpotential, das die Berücksichtigung des kostenlosen Tageslichtes für großflächige Gebäude bietet.