Projektierung mit Lichtbändern im Neubau
Nachfolgend finden Sie Empfehlungen zur Planung und Projektierung von Dächern im Neubau, insbesondere zur notwendigen Menge sowie der empfohlenen Ausführung und Anordnung der Lichtbänder auf der Dachfläche für die jeweils vorgesehene Nutzung des Gebäudes. Hierfür sind neben der erwünschten optimalen Ausleuchtung der Halle auch noch andere Aspekte zu berücksichtigen: zum Beispiel baurechtliche Anforderungen an die Lage und Ausstattung der Lichtbänder oder auch eine optimalen Einbindung ihrer Zargen in die gewählte Dachkonstruktion. Die große Palette zusätzlich angebotener Komfortausstattungen bietet dem Planer die Möglichkeit den Nutzungskomfort und die Energieeffizienz des Gebäudes weit über die reine Tageslichtausleuchtung hinaus zu steigern.
Planungsgrundsätze für die Ausleuchtung von Hallen mit Lichtbändern
Ausreichende Beleuchtung ist ein wesentlicher Faktor für menschliches Wohlbefinden und Produktivität am Arbeitsplatz. Das „Rathaus von Schilda“ wäre zwar heute mit künstlichem Licht durchaus nutzbar; der Energieverbrauch und die hierfür anfallenden Kosten wären aber völlig unnötig. Denn als natürliche Lichtquelle steht das Tageslicht „zum Nulltarif“ zur Verfügung. Mit Lichtbändern und anderen Oberlichten können Innenräume kostenlos belichtet werden.
Für eine optimale Ausleuchtung von Hallen mittels Lichtkuppeln sind vor allem die Verteilung der Lichtbänder in der Dachfläche sowie die Lichtdurchlässigkeit und Größe der Lichtbänder ausschlaggebend. Beim Neubau von Hallen kann der Planer den Bedarf an künstlicher Beleuchtung während der späteren Nutzung auf das notwendige Minimum reduzieren, wenn er ausreichend Oberlichtflächen einplant.
Insbesondere bei großflächigen Hallen, bei denen durch die Raumtiefe eine Ausleuchtung über Fensterflächen nicht möglich ist, bieten Oberlichter die einzige Möglichkeit einer ausreichenden Versorgung mit Tageslicht. Auch die Raumhöhe spielt eine große Rolle, denn je höher eine Halle ist desto besser bzw. weiter kann sich das Licht unter der Oberlichtöffnung verteilen.
Die Frage nach der notwendigen Menge, der Ausführung und der Anordnung der Lichtbänder und Lichtkuppeln auf der Dachfläche richtet sich einerseits nach baulichen Vorgaben wie beispielsweise architektonischen Gesichtspunkten, dem geplanten Verwendungszweck und wirtschaftlichen Aspekten für die Nutzungsdauer des Gebäudes und andererseits nach den Bedürfnissen und Forderungen der Nutzer.
Für die Ausleuchtung von Hallen mit Lichtbändern sollten aber die folgenden Grundsätze zur Festlegung von Anzahl, Eigenschaften und Lage der Lichtbänder in der Dachfläche berücksichtigt werden:
- Die Breite von Lichtbändern sollte nicht breiter als die halbe Hallenhöhe gewählt werden.
- Der Abstand zwischen Lichtbändern sollte nicht größer als ihre Einbauhöhe über dem Boden sein, da sonst schlecht beleuchtete Zonen zwischen den gut ausgeleuchteten Bereichen entstehen. Man kann grob von einem 45° Abstrahlwinkel unter den Oberlichtöffnungen ausgehen.
- Für die Lichtbänder werden nahezu blendfreie, opal eingefärbte Verglasungen empfohlen. Der Lichttransmissionsgrad sollte nach der erforderlichen Helligkeit für die jeweiligen Sehaufgaben bei der geplanten Nutzung gewählt werden.
Die Ausleuchtung mit Tageslicht ist unsere Profession! Der Bereich „natürliches Tageslicht“ enthält umfangreiche Informationen zu den Grundlagen der Tageslichtplanung und ihre Anwendung auf Dächern mit Lichtkuppeln und anderen Oberlichtern.
Außerdem finden Sie in unserem Downloadbereich eine Vielzahl an Publikationen zu den Themen Tageslichtplanung und zur Auslegung von Dächern mit Tageslichtelementen für verschiedene Anwendungsgebiete.
Planungshinweise zur Dachentwässerung
Aufgrund ihrer faktisch unbegrenzten Länge sollte die Planung der Lage von Lichtbändern in neu zu bauende Dachflächen immer unter Berücksichtigung der geplanten Dachentwässerung erfolgen. Denn durch die Dachneigung zum Lichtband hingeführte große Mengen an Niederschlagswasser könnten sich aufgrund der Lichtbandgröße an der Aufkantung des Lichtbandes kritisch aufstauen. Das kann Undichtigkeiten am Lichtband und kritische Verformungen an der Dachkonstruktion aufgrund des Eigengewichtes des aufgestauten Wassers zur Folge haben. Für die Festlegung der Einbaupositionen der Lichtbänder in Dachflächen sollten deshalb neben den Ergebnissen aus der Tageslichtplanung auch die folgenden konstruktiven Empfehlungen berücksichtigt werden:
- Die optimale Lage von Lichtbändern ist mittig auf dem First in Firstrichtung verlaufend, da Wasser nach allen Seiten ablaufen kann.
- In geneigten Dachflächen sollten Lichtbänder möglichst in Dachneigung eingebaut werden, vom First zur Traufe verlaufend, wobei immer ausreichend Abstand zu den Traufpunkten der Dachfläche einzuhalten ist, damit sich Niederschlagswasser dort ungehindert sammeln und ablaufen kann. Die durch den Hersteller vorgegebene, maximal zulässige Einbauneigung des Lichtbandes in Längsrichtung (entspricht hier der Richtung der Dachneigung) ist hierbei zu beachten.
- Werden Lichtbänder parallel zur Firstrichtung in geneigten Dachflächen eingebaut, muss die Lichtbandlänge so begrenzt werden, dass der Wasserablauf um das Lichtband herum noch gewährleistet bleibt. Die Wahl höherer Zargen für einen höheren Dachüberstand und die Anordnung von Gefälledämmung and der firstseitigen Zarge in Lichtbandlängsrichtung können die Sicherheit erhöhen, indem sie den Abfluss von Wasser unterstützen. Wenn bei dieser Einbaulage die Dachneigung nicht durch höhere Zargen an der Traufseite ausgeglichen wird und die Montage des Lichtbandes dadurch horizontal erfolgt, ist die vom Hersteller vorgegebene, maximal zulässige Einbauneigung quer zum Lichtband zu beachten.
Baurechtliche Planungshinweise
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 / DIN EN 13501-5). Die daraus resultierenden Regelungen für den Einbau von nicht widerstandsfähigen Lichtbändern (zulässige Größen, Abstände, Flächenanteile etc.) enthalten die Landesbauordnungen bzw. die ergänzend erlassenen Durchführungsverordnungen oder Verwaltungsvorschriften.
Baurechtlich relevante Abstände
Die Bildung von Brandabschnitten durch feuerwiderstandsfähige Bauteile, die für einen definierten Mindestzeitraum einem Feuer standhalten, ist eine zentrale Forderung für den Brandschutz von Gebäuden. Deshalb sind zu solchen Bauteilen für Kunststofflichtbänder mangels Feuerwiderstand folgende Mindestabstände einzuhalten.
- Zu aufgehenden Wänden aus nicht-brennbaren Materialien ohne Fenster können Lichtbänder im Mindestabstand von 2,0 m angeordnet werden. Liegen jedoch Öffnungen in der Wandfläche, wird ein Abstand von ≥ 5,0 m gefordert, um die Gefahr des Feuerüberschlags vom Dach in ein daran anschließendes höheres Gebäude zu minimieren.
- Um ein Überschlagen von Feuer über durch das Dach geführte Brandwände, die die Dachfläche in kleinere Brandabschnitte teilen, zu vermeiden, ist ein Mindestabstand von 1,25 m (unterschiedlich in den jeweiligen Landesbauordnungen geregelt) zu Lichtbändern einzuhalten.
Planungsempfehlungen für einen optimalen Einbau
Wirtschaftliche Lastableitung in die Hallentragkonstruktion
Kunststofflichtbänder werden üblicherweise passend zur jeweiligen Einbausituation konfiguriert und dabei können insbesondere auch die Abmessungen Lichtbandbreite x Lichtbandlänge in einem feinen Raster oder sogar zentimetergenau festgelegt werden. Auf der anderen Seite erreichen Lichtbänder häufig nicht unerhebliche Ausmaße, auf welche die flächigen Belastungen aus Schnee und Wind einwirken. Die daraus resultierenden Lasten müssen durch die Aufkantung oder Lichtbandzarge aufgenommen und in die Unterkonstruktion eingeleitet werden.
Um aufwändige, zusätzliche Auswechslungen der Hallentragkonstruktion zu vermeiden und so den Gesamtkostenaufwand gering zu halten, sollte die Lage von Lichtbändern so am Raster der Tragkonstruktion des Hallenhaupttragwerkes ausgerichtet werden, dass sowohl die Kräfte aus den Lichtbandzargen als auch die Kräfte aus der angrenzenden Dachfläche direkt in die Hallentragkonstruktion eingeleitet werden können.
Besonders die Verwendung von freitragenden Lichtbandzargen der Mitglieder unseres Fachverbandes, die dafür ausgelegt sind, alle aus der Lichtbandkonstruktion ankommenden Lasten aufzunehmen und an ihren Auflagepunkten an den Enden in die Unterkonstruktion einzuleiten, bieten hierzu wirtschaftlichste Lösungsansätze.
Zusätzliche Informationen enthält unser FVLR-FACHWISSEN hierzu.
Weiterhin sollten Kunststofflichtbänder grundsätzlich nur im mittleren Bereich des Daches eingesetzt werden, da im Dachrand- und Eckbereich höhere Windlasten auftreten. Nach Eurocode DIN EN 1991-1-4 beträgt die Tiefe des Bereiches erhöhter Windlasten beginnend von der angeströmten Dachkante e/10. Hierbei ist e der kleinere Wert aus der Breite der vom jeweils Wind angeströmten Dachseite und der 2-fachen Gebäudehöhe. Sollen Lichtbänder zum Beispiel aus architektonischen Gründen doch bis in den Dachrandbereich geführt werden, ist eine detaillierte Klärung mit dem Hersteller bereits in der Planungsphase sehr zu empfehlen um sicherzustellen, dass die erhöhten Lasten bei der Dimensionierung des Lichtbandes sowie der Lichtbandzarge entsprechend berücksichtigt werden.
Das gleiche gilt auch, wenn Lichtbänder im Bereich der zu erwartenden Schneeverwehungen an aufgehenden Wänden eingeplant werden. Eine frühzeitige Information und Einbeziehung der Lichtbandherstellers wird auch hier klar empfohlen. Als Faustregel gilt: Je später der Hersteller in der Bauphase über erhöhte Anforderungen an das Bauprodukt informiert wird, desto stärker steigt im Regelfall der dadurch verursachte Mehraufwand! Im besten Falle liegen bereits bei der Produktauswahl alle Informationen vor, um die wirtschaftlichste Lösung wählen zu können. Die Nachrüstung oder Ertüchtigung eines bereits eingebauten Produktes würde den Mehraufwand sowohl konstruktiv als auch kostenseitig um ein Vielfaches übersteigen.
Abstände untereinander und zu benachbarten Bauteilen im Dach
Unabhängig von Regelungen zu den Abständen in Normen und Richtlinien sollten die Abstände von Lichtbändern untereinander und zu anderen benachbarten Bauteilen im Dach immer so gewählt werden, dass deren Funktionen sicher gewährleistet bleiben, alle Bauteile für Montage und Wartungsarbeiten ausreichend zugänglich sind und der Wasserablauf auf der Dachfläche nicht behindert wird. Es gelten folgende Empfehlungen:
- Zwischen Lichtbändern und anderen aus dem Dach herausragenden Bauteilen (wie Kamine, Klimaanlagen, Lüftungsrohre, Photovoltaikanlagen etc.) ist ein Mindestabstand von wenigstens 60 cm bei kleinflächigen Bauteilen, beziehungsweise 100 cm, wenn die Engstelle größer als 2m wird, einzuhalten, um Montage- und Anschlussarbeiten sachgemäß durchführen zu können und den Wasserablauf nicht zu behindern.
- Alle Lichtbänder müssen umlaufend dauerhaft für Reinigungs- und Instandsetzungsarbeiten zugänglich sein.
- Bei Lichtbändern die mit natürlichen Rauch- und Wärmeabzugsgeräten ausgestattet sind, müssen die Abstände der Rauch- und Wärmeabzugsgeräte zu anderen aus der Dachfläche herausragenden Bauteilen so gewählt werden, dass der erforderliche Schwenkbereich beim Öffnen sicher gewährleistet ist und die aerodynamische Wirksamkeit der Geräte nicht beeinträchtigt wird. Als Faustformel gilt: Hiervon kann ausgegangen werden bei einem freien Abstand von mindestens 2,0 m um das Gerät herum für Bauteile, die die RWA-Austrittsöffnung nicht überragen bzw. bei einem Freiraum von mindestens 5,0 m für alle Bauteile, die die RWA-Austrittsöffnung um max. 2,0 m überragen.
- Natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte sollten untereinander mindestens 4 m und höchstens 20 m voneinander entfernt liegen, damit eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen und eine gleichmäßige Entrauchung gewährleistet ist. Der vertikale Abstand zwischen der fertigen Dachoberfläche und der Austrittsöffnung des Rauch- und Wärmeabzugsgerätes muss an jeder Stelle mindestens 25 cm betragen.
Detailplanung Dacheinbau
Klappen in Lichtbändern, die zur natürlichen Lüftung vorgesehen werden, sollten möglichst so ausgerichtet werden, dass die Öffnerseite der Hauptwindrichtung gegenüber liegt. Dadurch entsteht eine Sogwirkung, die nicht nur die natürliche Entlüftung unterstützt, sondern auch dem Eindringen von Nieselregen entgegenwirkt.
Da die Lichtbandzargen beziehungsweise Aufkantungen von Lichtbändern die Dachfläche durchdringen, sind verschiedene konstruktive und verarbeitungstechnische Anforderungen zu beachten. Die Sicherheit und langfristige Haltbarkeit einer angeschlossenen Dachabdichtung ist von der Detailplanung und der Sorgfalt bei der Ausführung abhängig.
Ausführliche und bebilderte Tipps und Hinweise hierzu liefert das FVLR-Heft 5 „Dachanschlüsse im Detail“.
Eine individuelle Beratung zum fachgerechten Einbau der Lichtbandzargen und Lichtbänder für ihren speziellen Anwendungsfall bekommen Sie bei den Lichtbandherstellern unseres Fachverbandes.
Empfehlungen für den Einbau der Zargen und Lichtbänder im Dach, wie auch für den Anschluss der Dachabdichtung sind im Bereich Einbau zusammengefasst.
Ausstattungsoptionen für erweiterten Nutzen
Für Lichtbänder werden verschiedene Ausstattungsoptionen und Zubehörartikel beispielsweise für die zusätzliche Nutzung zur natürlichen Lüftung oder zur Gewährleistung der Durchsturzsicherheit angeboten.
Eine Auswahl finden sie im FVLR-FACHWISSEN Lichtbänder unter „Lichtbandzubehör“.
Natürliche Lüftung
Besonders in Produktionsgebäuden mit prozessbedingter Luftverunreinigung oder hohem Wärmeanfall werden Lichtbänder regelmäßig mit öffenbaren Klappen zur, gegenüber anderen Verfahren preisgünstigen, natürlichen Lüftung ausgestattet. Durch die Einbauposition der Lichtbänder im Dach, also im höchsten Bereich des Raumes mit den höchsten Lufttemperaturen wird in Kombination mit fußbodennahen Lüftungselementen als Nachströmöffnung ein effektiver Abzug von warmer oder verschmutzter Luft erreicht.
Im FVLR Heft 10 können weitere Informationen zur Raumlüftung nachgelesen werden.
Zum Öffnen und Schließen der Lüftungsklappen in Lichtbändern wird eine breite Palette von Öffnern angeboten, angefangen von manuellen Öffnern über unterschiedlichste elektrische Antriebe zum direkten Anschluss an das Stromnetz oder an Steuerungen mit verschiedenen Spannungen bis hin zu pneumatischen Öffnern zur Betätigung über das vorhandene Druckluftnetz.
Durchsturzschutz
Kunststofflichtbänder sind in der Regel weder begehbar noch durchsturzsicher. In allgemein zugänglichen Dachflächen (Dachterrassen, Parkdächern, begehbaren Gründächern usw.) sind daher besondere Schutzmaßnahmen erforderlich. Dies gilt auch auf nicht zugänglichen Dachflächen, sobald Arbeiten auf der Dachfläche ausgeführt werden, müssen Schutzmaßnahmen gemäß den technischen Regeln für Arbeitsstätten ergriffen werden. Geeignet sind Umwehrungen, Umzäunungen, Gitter oder ähnliches, die in der Dachfläche verankert werden.
Die Verwendung von Lichtbändern, welche mit zertifizierten Durchsturzschutzsystemen ausgestattet sind, ermöglicht den frühzeitigen Rückbau temporärer Durchsturzsicherungen in oder unter den Dachöffnungen sofort nach abgeschlossener Montage der Lichtbandzargen, falls die Schutzsysteme in diesen eingebaut sind, beziehungsweise anderenfalls der durchsturzsicher ausgestatteten Lichtbänder. Hierdurch können Kosten für die temporären Systeme gespart werden und gegebenenfalls der Baufortschritt für den Innenausbau beschleunigt werden. Bei permanent durchsturzgesicherten Lichtbändern kann auch während der Nutzungsphase des Gebäudes bei Reinigungs- und Instandhaltungsarbeiten auf dem Dach auf temporäre Durchsturzsicherungen der Lichtbandöffnungen verzichtet werden.
Der Bereich Arbeitssicherheit bietet ihnen detaillierte Informationen zu den Anforderungen und den rechtlichen Grundlagen für den Arbeitsschutz auf Dachflächen in Deutschland.