Photovoltaiksysteme und Rauch- und Wärmeabzugsgeräte
Das nachhaltige Bauen gewinnt zunehmend an Bedeutung, hierbei stehen Architekten und Bauherren vor der Herausforderung, effiziente und umweltfreundliche Lösungen in die unterschiedlichen Gebäudebereiche zu integrieren. Zwei Schlüsselaspekte, insbesondere bei Bestandsgebäuden sind aktuell Photovoltaiksysteme und die Einrichtungen zur Versorgung mit natürlichem Tageslicht, welche baurechtlich oder von den Anforderungen an Arbeitsplätzen vorgegeben sind, wie beispielsweise Lichtkuppeln, Flachdachfenster und Lichtbänder und die in vielen Fällen integrierten Rauch- und Wärmeabzüge.
Photovoltaiksysteme sind eine wichtige Komponente, um die für das Jahr 2045 geplante Klimaneutralität in Deutschland zu erreichen. Bis 2030 sollen bereits 80 % des Strombedarfs aus erneuerbarer Energie stammen. Dies ist grundsätzlich zu begrüßen und auch zu fördern.
Tageslichtöffnungen wie Lichtkuppeln, Flachdachfenster und Lichtbänder sparen bereits seit vielen Jahrzehnten mehr als 40 % der Energiekosten für die Beleuchtung ein. Im traditionellen Einschichtbetrieb, wenn entsprechend geplant und mit der Kunstlichtsteuerung verknüpft, sogar bis zu 90 % der Energieaufwendungen für die Beleuchtung. Darüber hinaus können im Winter durch den solaren Wärmegewinn auch Einsparungen für die Heizung der Gebäude erzielt werden.
Die in die Tageslichteinrichtungen integrierten natürlichen Rauch- und Wärmeabzüge sind Sicherheitseinrichtungen und dienen im Brandfall je nach Auslegung und Schutzzieldefinition zum Beispiel der Unterstützung der Selbst- und Fremdrettung, der Unterstützung der Löscharbeiten oder auch dem Sachschutz. Tageslichtflächen und die Rauch- und Wärmeabzüge sind baurechtlich vorgegeben mit ihrer jeweiligen Konzeption, Fläche und Wirksamkeit Grundlage für Baugenehmigungen.
Aktuell wird an den unterschiedlichen Stellen über die gemeinsame Nutzung der Dachflächen von Photovoltaiksystemen und Entrauchungsanlagen diskutiert.
Festzustellen ist, dass die Rauchableitung, aber auch die Tageslichteinrichtungen länderübergreifend baurechtlich mit der Konzeption, den Flächen und der Wirksamkeit als Sicherheitseinrichtungen oder zur Sicherstellung von Mindestanforderungen an die Gesundheit und Sicherheit im Brandfall gefordert sind. Die Photovoltaiksysteme werden über die unterschiedlichen Anforderungen der Länder in der Regel ohne weitere Vorgaben geplant.
Die Integration von Photovoltaiksystemen ist in Gebäuden mit natürlichen Rauchabzugsanlagen als Sicherheitseinrichtung in einigen Fällen mit Herausforderungen verbunden. Eine der kritischen Fragen ist die Gewährleistung einer effizienten Rauchableitung im Falle eines Brandes.
Installierte Photovoltaiksysteme können, wie andere Dachaufbauten auch, je nach Ausrichtung und System zu Veränderungen der Windströmung führen. Unter Umständen können diese Veränderungen der Luftströmung im Brandfall auch zu einer Beeinträchtigung der Rauchabzugsfunktion führen. Erfahrungen aus wenigen überprüften Projekten zeigen, dass es erforderlich sein kann die Abstände der Photovoltaiksysteme zu den Rauchabzügen aber auch die erforderliche aerodynamischen Rauchabzugsfläche in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter, objektspezifisch zu definieren. Erste Untersuchen des I.F.I Aachen (Feuer Trutz Dossier 2023) zeigen, dass bei einem Abstand von 2,5 m der Photovoltaiksysteme die Minderung der Entrauchungsfläche bei den untersuchten Systemen und Einbausituationen 21 % bis 26 % beträgt.
An einem exemplarischen Bauvorhaben mit 2000 m², das nach der aktuellen Industriebaurichtline ausgelegt werden soll, wären beispielsweise ein Rauchabzugsgerät eines exemplarischen Herstellers der Nenngröße 150/150 mit einer aerodynamisch Öffnungsfläche von 1,69 m² zum Einsatz gekommen. Bedingt durch die Photovoltaiksysteme im Abstand von 2,5 m würden nun Rauchabzugsgeräte der Nenngröße 150/180 (Aa-Wert 2,03 m²) eingesetzt.
Da die zu installierende Rauchabzugsfläche in der Regel kleiner ist, als die für die Tageslichtversorgung erforderliche Fläche, bietet sich die Tageslichtfläche ergänzt mit einem Öffnungssystem nach DIN EN 12101-2 bereits in der Planung, aber auch für eine Nachrüstung im Bestand, als mögliche Kompensation an.
Beispiel für Anforderung Tageslicht
Auszug ASR A 3.4 Beleuchtung und Sichtverbindung
5 Beleuchtung mit Tageslicht
(2) Tageslicht kann durch Fenster, Dachoberlichter und lichtdurchlässige Bauteile in Gebäude gelangen. Eine gleichmäßige Lichtverteilung kann mit Dachoberlichtern erreicht werden, wenn der Abstand der Dachoberlichter voneinander nicht größer als die lichte Raumhöhe ist.
(3) Die Anforderung nach ausreichendem Tageslicht wird erfüllt, wenn in Arbeitsräumen:
1. am Arbeitsplatz ein Tageslichtquotient größer als 2 %, bei Dachoberlichtern größer als 4 % erreicht wird oder
2. ein Verhältnis von lichtdurchlässiger Fenster-, Tür- oder Wandfläche bzw. Oberlichtfläche zur Raumgrundfläche von mindestens 1:10 (entspricht ca. 1:8 Rohbaumaße), eingehalten ist. Die Einrichtung fensternaher Arbeitsplätze ist zu bevorzugen (siehe Abbildung 2).
Damit sind die erforderlichen Flächen für die Tageslichtversorgung in der Regel deutlich größer als die erforderlichen Flächen für die Entrauchung, wenn z. B. wenn eine Auslegung der Rauchabzugsanlage nach der Industriebaurichtline bei Flächen größer als 1600 m² erforderlich ist. Die Industriebaurichtline sieht für zahlreiche Fälle auch noch zusätzliche 5 % der Grundfläche als Wärmeabzugsfläche vor.
Die Wärmeabzugsflächen sind der Regel als ausschmelzende Flächen in die Tageslichtflächen integriert. Diese Flächen bieten sich an, dass in Abhängigkeit des Abstandes der installierten Photovoltaiksysteme zu den Rauchabzugsgeräten die aerodynamische Öffnungsfläche vergrößert wird oder wenn erforderlich, auch die Anzahl der Geräte.
Dies ist in der Planungsphase in der Regel ohne großen Aufwand möglich. Im Bestand ist möglicherweise die Nachrüstung eines Öffnungssystems nach DIN EN 12101-2 in den bereits vorhanden Tageslichteinrichtungen erforderlich, was bei den meisten Systemen in Deutschland möglich ist.
Die Kombination Photovoltaiksysteme, Tageslichtversorgung, Wärmegewinn im Winter, Wärmeabzugs- und Rauchabzugsflächen auf der Dachfläche ist grundsätzlich auch bei Bestandsgebäuden möglich. Hierzu müssen jedoch einige grundsätzliche Rahmenbedingungen eingehalten in werden.
Bei der energetischen Betrachtung eines Gebäudes sollten nicht nur die einzelnen Komponenten, sondern idealerweise die gezielte Kombination der einzelnen Einrichtungen einbezogen werden. Tageslichteinrichtungen wie Lichtkuppeln, Flachdachfenster und Lichtbänder können hier durch die Versorgung mit natürlichem Tageslicht ebenfalls einen wichtigen Beitrag leisten.
Wichtig ist eine frühzeitige Abstimmung der unterschiedlichen Gewerke. Hierzu stehen die Mitglieder des FVLR e.V gerne zu Verfügung.
Der FVLR stellt sich vor
Der FVLR Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e. V. wurde 1982 gegründet. Er repräsentiert die deutschen Hersteller von Lichtkuppeln, Lichtbändern sowie Rauch- und Wärmeabzugsanlagen. Sie verfügen über ein umfangreiches, langjähriges Know-how und technisch qualifizierte Mitarbeiter. Sie beraten Planer und Anwender umfassend und leisten aktive Hilfestellung bei der Projektierung, Ausführung und Wartung von Tageslicht-Dachoberlichtern sowie Rauch- und Wärme-Abzugsanlagen. Lichtkuppeln und Lichtbänder erfüllen vielfältige Aufgaben in der Architektur. Rauch- und Wärmeabzugsanlagen sind unverzichtbare Bestandteile des vorbeugenden baulichen Brandschutzes. Der FVLR hat es sich zum Ziel gemacht, europaweit produktneutrale, sachliche und fundierte Forschungs- und Informationsarbeit zu leisten, bei Planern, Architekten, Entscheidungsträgern und Anwendern. Aus diesem Grund ist der FVLR auch aktives Mitglied in EUROLUX, der Vereinigung der europäischen Hersteller von Lichtkuppeln, Lichtbändern und RWA. Er wirkt darüber hinaus in den einschlägigen Gremien zur internationalen und europäischen Normungsarbeit mit.