Lichtkuppeln im baurechtlichen Kontext
Der in Deutschland geläufige Begriff „Lichtkuppel“ bezeichnet gemäß der deutschen Fassung der für sie gültigen Produktnorm DIN EN 1873 Einzeloberlichter mit Kunststoffverglasung in unterschiedlichsten Formen, die auf Aufsetzkränzen in Dächern eingebaut werden um die Gebäude mit Tageslicht zu versorgen.
Mit dem Einbau in Dächer werden Lichtkuppeln zu wesentlichen Bestandteilen der Gebäudehülle. Deswegen gelten für sie eine Reihe baurechtlicher Anforderungen, die auch an die Dachkonstruktion selbst gestellt werden. Unterschiede zu den Anforderungsniveaus für Dächer gibt es für einzelne Eigenschaften aufgrund der geringen Größe der Lichtkuppeln, da kaum Auswirkungen auf das Gebäude zu erwarten sind. Weil die Aufsetzkränze von Lichtkuppeln das Dach durchdringen, werden an sie für einige Anwendungen aber auch zusätzliche Anforderungen gestellt.
Nachfolgend sind die wichtigsten Informationen zu generellen Anforderungen an Lichtkuppeln zusammengestellt.
Tageslichtauslegung
Die Ausleuchtung mit Tageslicht ist unsere Profession! Detaillierte Informationen zur Tageslichtplanung und der Ermittlung des Tageslichtquotienten als Maß für den zu erwartenden Lichteintritt in den Innenraum, sind im Bereich Tageslichtauslegung beschrieben.
Die ASR A3.4 „Beleuchtung“ spricht von einer ausreichenden Ausleuchtung von Arbeitsräumen mit Tageslicht durch Dachoberlichter, wenn ein Tageslichtquotient größer als 4% erreicht wird. Alternativ kann davon auch ausgegangen werden, wenn die Summe lichtdurchlässiger Flächen mindestens 10% der Raumgrundfläche beträgt. Um eine hohe Verfügbarkeit einer ausreichenden Innenbeleuchtung über die jahreszeitliche und witterungsbedingte Varianz der Beleuchtungsstärke im Freien zu gewährleisten, hat sich in der Praxis der Ansatz einer horizontalen Beleuchtungsstärke von 5.000 Lux (bei bedecktem Himmel im Freien) als Basiswert für die Bemessung der Beleuchtungsstärken in Innenräumen bewährt.
In DIN EN 12464-1 „Licht und Beleuchtung – Beleuchtung von Arbeitsstätten“ sind für verschiedene Raumnutzungen bzw. Tätigkeiten genauere Wartungswerte der Beleuchtungsstärke festgelegt. Weitere Angaben enthält auch die DIN 5035-Normreihe „Innenraumbeleuchtung mit künstlichem Licht“.
Die Größe des Lichteintrags je Lichtkuppel wird hauptsächlich durch den Lichttransmissionsgrad ihrer Verglasung und ihre Abmessungen bestimmt. Hierbei spielt auch die Höhe des Aufsetzkranzes oder genauer die Höhe des „Lichtschachtes“, der im eingebauten Zustand durch den Aufsetzkranz und den darunterliegenden Dachaufbau entsteht, eine wesentliche Rolle, da das Verhältnis der Schachthöhe zur Lichtkuppelbreite für einen effektiven Lichteinfall nicht zu hoch sein darf.
Baurechtliche Mindestabstände
Die Bildung von Brandabschnitten durch feuerwiderstandsfähige Bauteile, die für einen definierten Mindestzeitraum einem Feuer standhalten, ist eine der zentralen Forderungen für den Brandschutz von Gebäuden. Da Kunststofflichtkuppeln konstruktionsbedingt über keinen nachgewiesen Feuerwiderstand verfügen, sind zu solchen Bauteilen folgende Mindestabstände einzuhalten.
- Zu vollständig geschlossenen, aufgehenden Wänden aus nicht-brennbaren Materialien dürfen Lichtkuppeln im Abstand ≥ 2,0 m angeordnet werden. Liegen jedoch Öffnungen wie zum Beispiel Fenster in der Wandfläche, wird ein Abstand von ≥ 5,0 m gefordert um die Gefahr des Feuerüberschlags zu minimieren.
- Um ein Überschlagen von Feuer über durch das Dach geführte Brandwände, welche die Dachfläche in kleinere Brandabschnitte teilen, zu vermeiden, ist ein Mindestabstand von 1,25 m (wird unterschiedlich in den jeweiligen Landesbauordnungen geregelt) zu Lichtkuppeln einzuhalten.
Harte Bedachung
In allen Bundesländern wird gefordert, dass die Dachflächen widerstandsfähig gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sein müssen (harte Bedachung nach DIN 4102 Teil 7 oder DIN EN 13501-5). Die daraus resultierenden Regelungen für den Einbau von nicht widerstandfähigen Lichtkuppeln (zulässige Größen, Abstände, Flächenanteile etc.) enthalten die Landesbauordnungen bzw. die ergänzend erlassenen Durchführungsverordnungen oder Verwaltungsvorschriften. Für alle Lichtkuppeln ohne nachgewiesenen Widerstand gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sind diese zu beachten.
Wärmeschutz
Für den Wärmeschutz von Lichtkuppeln werden in Anlage 3 des Gebäudeenergiegesetzes – GEG Höchstwerte für die Mittelwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten für verschiedene Arten von beheizten Gebäuden als Mindeststandard festgelegt. Für Anwendungen in unbeheizten Gebäudebereichen, wie zum Beispiel Lagerbereichen und Freiflächenüberdachungen, sind im Markt auch Lichtkuppeln mit höheren Wärmedurchgangskoeffizienten optimiert für diese Anwendungsbereiche erhältlich. Auch für Anwendungsbereiche mit besonders hohen Anforderungen an den Wärmeschutz, zum Beispiel für KfW- oder Passivhausstandard sind geeignete Produkte mit ggf. nach diesen Regelwerken erforderlichen Zusatzzertifizierungen erhältlich.
In DIN 4108-4 Abschnitt 6 ist für Dachoberlichter (Lichtkuppeln/Lichtbänder/Glasdächer) geregelt, wie der Bemessungs-U-Wert für die Einbausituation aus dem mittleren U-Wert des Dachoberlichtes inklusive Aufsetzkranz zu bestimmen ist. Zudem sind in der Tabelle 12 der DIN 4108-4 für eine Reihe gängiger Schalenaufbauten Anhaltswerte dargestellt. Viele Verglasungslösungen haben in der Realität bessere Wärmedurchgangskoeffizienten als die aktuell in der Tabelle angegebenen Anhaltswerte. Bessere Werte können die Mitgliedsunternehmen des FVLR anhand von Prüfzeugnissen nachweisen.
| Verglasungsaufbau | Einfärbung der Schalen | Ut-Wert [W/(m²·K)] | g-Wert [-] | τD65 [-] |
|---|---|---|---|---|
| Acrylglas einschalig | klar | 5,4 | 0,85 | 0,92 |
| Acrylglas zweischalig | opal | 5,4 | 0,80 | 0,83 |
| Acrylglas zweischalig | klar / klar | 2,7 | 0,78 | 0,80 |
| Acrylglas zweischalig | opal / klar | 2,7 | 0,72 | 0,73 |
| Acrylglas zweischalig | opal / opal | 2,7 | 0,64 | 0,59 |
| Acrylglas zweischalig | klar / IR-reflektierend | 2,7 | 0,32 | 0,47 |
| Acrylglas dreischalig | opal / opal / klar | 1,8 | 0,64 | 0,60 |
Anhaltswerte für die Transmissionsgrade üblicher Lichtkuppelverglasungen nach DIN 4108-4
Widerstand gegen Witterungseinflüsse
Da die Lichtkuppeln während ihrer Nutzungsphase permanent der Bewitterung von außen ausgesetzt sind, müssen sie gegen die üblichen Witterungseinflüsse UV-Strahlung, Wind, Regen und Schnee dauerhaft resistent sein. Anhand der deklarierten Leistungen für Wasserdichtigkeit sowie die Widerstände gegen aufwärts und abwärts gerichtete Lasten sowie zur Dauerhaftigkeit der mechanischen Kennwerte kann der Planer geeignete Lichtkuppeln auswählen.
Gemäß der Musterverwaltungsvorschrift technische Baubestimmungen (MVV-TB) und deren Umsetzungen in den Ländern sind gewölbte Lichtkuppeln mit einem Unterstützungsabstand durch die Unterkonstruktion ≤ 2,0 m in Haupttragrichtung von der Erfordernis weitergehender Tragfähigkeitsnachweise wie beispielsweise Berechnungen nach Eurocode ausgenommen.
Die Resistenz gegen Hagel, insbesondere gegen Extremhagelereignisse mit Korndurchmessern von mehreren cm zählt nicht zu den üblichen Witterungsbedingungen und damit auch nicht zu den Grundanforderungen an Lichtkuppeln, weil sie außergewöhnliche, lokale Ereignisse darstellen. Wenn für bestimmte Anwendungsfälle eine erhöhte Hagelresistenz der Produkte gefordert wird, sind sowohl spezielle Verglasungen mit höherem Hagelwiderstand als auch Ausstattungszubehör zum Schutz der Verglasung im Markt erhältlich. Die Mitglieder des Fachverbandes bieten hierzu detaillierte Beratung.
Eigenschaften von Lichtkuppeln nach DIN EN 1873
Lichttransmission und Gesamtenergiedurchlass
Die Lichttransmission ist eine der wichtigsten Eigenschaft von Lichtkuppeln, da der Lichteintrag ins Gebäude ihre Hauptfunktion darstellt. Der mit dem Lichtdurchlass verbundene Energieeintrag ins Gebäude verringert zudem den winterlichen Heizbedarf erheblich und verbessert so die Energieeffizienz des Gebäudes. Beide Eigenschaften beziehen sich ausschließlich auf die von innen sichtbaren Flächen der Kunststoffverglasung. Bei einschaligen Verglasungen entsprechen sie daher den deklarierten Werten der verwendeten Kunststoffplattenmaterialien. Für mehrschalige Verglasungsaufbauten müssen sie durch den Lichtkuppelhersteller ermittelt werden.
Sowohl die Lichttransmission als auch der Gesamtenergiedurchlass von Lichtkuppeln können im Einbauzustand durch Verschattungssysteme reduziert werden. Dies ist im Regelfall nicht bei den für die Lichtkuppel deklarierten Werten berücksichtigt.
Verhalten bei Feuer von Außen
Diese Eigenschaft dient dem Nachweis der Widerstandsfähigkeit gegen Flugfeuer und strahlende Wärme. Für Lichtkuppeln mit der Klassifizierung BROOF(t1) nach DIN EN 13501-5 wurde diese nach CEN/TS 1187 nachgewiesen und die Lichtkuppeln dürfen damit auch für Anwendungen, bei denen eine Ausführung als harte Bedachung in Deutschland gefordert wird, eingesetzt werden.
Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)
Die Fassung 2014 der DIN EN 1873 „Vorgefertigte Zubehörteile für Dachdeckungen – Lichtkuppeln aus Kunststoff – Produktspezifikation und Prüfverfahren“ hat die Bestimmung des mittleren U-Wertes von Lichtkuppeln (Kuppelschale und gegebenenfalls Einfassrahmen) und Lichtkuppeln mit Aufsetzkranz detailliert geregelt. Wesentlicher Grund hierfür ist die besondere räumliche Geometrie dieser Bauteile. Dies bedingt, dass zukünftig zum mittleren U-Wert auch die zugehörige Abwicklungsfläche angegeben werden muss. Neu eingeführt wurde ebenfalls eine Referenzgröße, um die Produkte verschiedener Hersteller miteinander vergleichen zu können. Die wichtigsten Definitionen zu Wärmedurchgangskoeffizienten von Lichtkuppeln sind nachfolgend aufgeführt.
| Ut | Wärmedurchgangskoeffizient des lichtdurchlässigen Teils einer Lichtkuppel, in W/(m² × K) (kurz: U-Wert des transparenten Teils) |
| At | Flächeninhalt der vom Umfang des lichtdurchlässigen Teils begrenzten, beanspruchten Außenfläche des lichtdurchlässigen Teils, in m² |
| Ur | Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient einer Lichtkuppel einschließlich des Einfassrahmens, sofern vorhanden, in W/(m² × K) |
| Ar | Oberfläche der Lichtkuppel (ohne Aufsetzkranz), in m² |
| Ur,ref | U-Wert der Lichtkuppel in Referenzgröße (ohne Aufsetzkranz) bestehend aus Kuppelschale und ggf. einem Einfassrahmen, in W/(m² × K) |
| Ar,ref | Oberfläche der Lichtkuppel in Referenzgröße (ohne Aufsetzkranz), in m² |
| Urc | Mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient einer Lichtkuppel einschließlich des Einfassrahmens, sofern vorhanden, sowie des Aufsetzkranzes, in W/(m² × K) |
| Arc | Oberfläche der Lichtkuppel mit Aufsetzkranz, in m² |
| Urc,ref300 | U-Wert einer Lichtkuppel mit Aufsetzkranz (300 mm Höhe) in Referenzgröße, in W/(m2 × K) |
| Arc,ref300 | Oberfläche der Lichtkuppel mit Aufsetzkranz (300 mm Höhe) in Referenzgröße, in m² |
Festgelegte Referenzgrößen nach DIN EN 1873:2014
- Referenzgröße für Lichtkuppeln mit nur einer lichtdurchlässigen Element: Nennweite der Dachöffnung 1,20 m x 1,20 m
- Referenzgröße für Lichtkuppeln mit mehreren lichtdurchlässigen Elementen: Nennweite der Dachöffnung 1,50 m x 1,50 m
- Referenzhöhe des Aufsetzkranzes für Lichtkuppeln mit Aufsetzkranz: Höhe des Aufsetzkranzes = 300 mm
Die Hersteller sollten demnach folgende Daten für ihre Produkte angeben:
- die Wertekombination Ur – Ar und ggf. Ur,ref – Ar,ref für Lichtkuppeln (ohne Aufsetzkranz) oder
- die Wertekombination Urc – Arc und ggf. Urc,ref300 – Arc,ref300 für Lichtkuppeln mit Aufsetzkranz.
Rauchableitung und Rauchabzug
Wir sind die Experten für natürlichen Rauch- und Wärmeabzug in Deutschland. Im Bereich Rauchschutz und Lüftung werden die relevanten Begriffe in diesem Fachgebiet, wie zum Beispiel der Unterschied zwischen Rauchableitung und natürlichem Rauch- und Wärmeabzug detailliert erklärt.
Sollen Lichtkuppeln als natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte eingesetzt werden, muss für das komplette Lichtkuppelgerät bestehend aus Aufsetzkranz, Lichtkuppel, Öffnersystem und Windleitführungen (falls Bestandteil des Gerätes) die Eignung nach DIN EN 12101-2 geprüft werden. Für Herstellung und Montage müssen zudem fremdüberwachte Qualitätsprozesse eingeführt werden, die sicherstellen, dass jedes ausgelieferte Gerät in allen relevanten Details den im Rahmen der Zertifizierung bewerteten, natürlichen Rauch- und Wärmeabzugsgeräten entspricht.
Die Eigenschaften von natürlichen Rauch- und Wärmeabzugsgeräten sind auf den entsprechenden Seiten detailliert erklärt. Sie umfassen neben der im Brandfall wirksamen aerodynamischen Abzugsfläche auch die Funktionsfähigkeiten im Brandfall, bei Dauernutzung sowie bei Wind, Schnee und tiefen Temperaturen.
Durchsturzschutz
Maßnahmen während der Bauphase
Nach der „Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz auf Baustellen“ (Baustellenverordnung – BaustellV), die die Umsetzung der EG-Richtlinie 92/57/EWG (Europäische Baustellenrichtlinie) darstellt, ist seit 1998 für Baustellen ein Sicherheits- und Gesundheitsschutzplan zu erstellen, aus dem die Arbeitsschutzbestimmungen zu erkennen sind und der die Schutzmaßnahmen z. B. für sicheres Arbeiten enthalten muss. Wichtig ist schon mit Blick auf die spätere Nutzung des Gebäudes (Reparaturen/Wartung/ Instandhaltung), dass der Sicherheits- und Gesundheitsschutzplan bereits während der Planungsphase Maßnahmen für z. B. ein sicheres Betreten, Begehen oder Arbeiten von/auf der Dachflächen berücksichtigt. Notwendige Maßnahmen werden in der sogenannten „Unterlage für spätere Arbeiten“ dokumentiert.
Vor Beginn einer Tätigkeit auf einer Dachfläche ist eine Gefährdungsbeurteilung zu erstellen (ASR A2.1). Die Gefährdungsbeurteilung ist Grundlage für ggf. erforderliche Maßnahmen zum Schutz der Sicherheit und Gesundheit der in diesen Bereichen tätigen Personen. Verschiedene Rechtsvorschriften, z.B. das Arbeitsschutzgesetz, die Baustellenverordnung, die Arbeitsstättenverordnung, die Betriebssicherheitsverordnung, die technischen Regeln für Arbeitsstätten (insbesondere die ASR A2.1), die Unfallverhütungsvorschriften (insbesondere die DGUV-Vorschrift 39, sowie die DGUV-Regel 101-54) und die DIN 4426:2017 formulieren entsprechende Empfehlungen, bzw. Forderungen.
Demnach sind bei der Planung und Umsetzung von Schutzmaßnahmen gegen Ab-/ Durchsturz permanente kollektiv wirkende Systeme bevorzugt einzusetzen. Der Einsatz von PSAgA (z.B. Gurtzeug und Verbindungsmittel angeschlagen an zugelassenen Einzelanschlagpunkten) ist nur in Einzelfällen zulässig, ist besonders zu begründen und ist nur in Verbindung mit einem Rettungskonzept und der Bereithaltung von geeigneten Rettungsmitteln zulässig (ASR A1.3).
In Zusammenarbeit mit dem Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks (ZVDH) und der Bauberufsgenossenschaft Hannover hat der Fachverband FVLR das Merkblatt 01 erstellt, das sich speziell für die Bauphase mit der Handhabung von Absturzsicherungen in der Leistungsbeschreibung, Kalkulation und Abrechnung beschäftigt.
Maßnahmen für die Nutzungsphase
Dachflächen werden häufig von verschiedenen Gewerken – zum Zweck der Inspektion, der Reinigung beispielsweise von Dachabläufen, der Reparatur oder Wartung betreten. Dies gilt z.B. auch für die Wartung von Rauchabzugsgeräten, die jährlich gewartet werden müssen. Auch hier sind die Anforderungen der ASR A 2.1 und wenn erforderlich der ASR A 1.3 zu berücksichtigen. Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten gelten nach DIN 4426 (unabhängig vom zeitlichen Aufwand) als reguläre, insbesondere auch wiederkehrende Arbeiten. Die DIN 4426 sieht hier beispielsweise auch konkrete Maßnahmen z.B. Gitter in oder unter den Öffnungen vor.
Um eine dauerhafte Durchsturzsicherheit sicherzustellen, sollten Dachoberlichter aus Kunststoff mit geeigneten Gittern oder Fangnetzen als Durch- oder Absturzsicherungen ausgestattet werden. Um die Eignung nachzuweisen, sind die Produkte in der jeweiligen Einbausituation nach „Grundsätze für die Prüfung und Zertifizierung der Durchsturzsicherheit von Bauteilen bei Bau- oder Instandhaltungsarbeiten“ gemäß GS-Bau 18 veröffentlicht durch die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung – DGUV zu prüfen. Die Prüfung der Produkte erfolgt in der Regel durch die DGUV.
Durchsturzsicherheit nach GS Bau 18
Werden Durchsturzgitter oder andere Durchsturzsicherungen direkt an der Lichtkuppel oder dem vom Lichtkuppelhersteller gelieferten Aufsetzkranz befestigt, sind diese wesentliche Bestandteile für die Gewährleistung der Durchsturzsicherheit. In einer Systemprüfung in der jeweiligen Einbausituation muss die Durchsturzsicherheit für die Kombination aus Durchsturzsicherung eingebaut in der Lichtkuppel bzw. dem Aufsetzkranz nach GS Bau 18 nachgewiesen werden. Es sollten grundsätzlich nur dauerhaft durchsturzsichere Produkte zum Einsatz kommen.
- Dauerhaft durchsturzsichere Lichtpaneele, Lichtkuppeln oder Lichtbänder werden gekennzeichnet mit „Durchsturzsicher“