Lichtbänder im baurechtlichen Kontext

Der Begriff Lichtband wird in Deutschland umgangssprachlich für verschiedenste Arten von langegezogenen Beleuchtungselementen in Gebäuden verwendet. Im Rahmen der europäischen Produktnorm DIN EN 14963 werden hierunter die Dachlichtbänder mit Kunststoffverglasungen verstanden, die hier auch fokussiert werden. Daneben sind die hier in diesem Abschnitt zusammengefassten Information zu einem Großteil auch für Dachlichtbänder mit Verglasungen aus Isolierglas zutreffend.

Mit dem Einbau in Dächern werden Lichtbänder 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 sowie kleinere Lichtbänder in den Fällen, in denen durch ihre geringe Größe kaum Auswirkungen auf das Gebäude zu erwarten sind. Da die Zargen oder Aufkantungen von Lichtbändern das Dach durchdringen, werden an sie für einige Anwendungen aber auch zusätzliche Anforderungen gestellt.

Nachfolgend sind die wichtigsten Informationen zu generellen Anforderungen an Lichtbänder zusammengestellt.

Tageslichtauslegung

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 eines Lichtbandes wird hauptsächlich durch den Lichttransmissionsgrad seiner Verglasung und seine Abmessungen bestimmt. Besonders bei schmalen Lichtbändern spielt auch die Höhe seiner Aufkantung oder genauer die Höhe des „Lichtschachtes“, der im eingebauten Zustand durch die Aufkantung und den darunterliegenden Dachaufbau entsteht, eine Rolle. Das Verhältnis der Schachthöhe zur Lichtbandbreite darf für einen effektiven Lichteinfall nicht zu hoch sein.

Baurechtliche Mindestabstände

Die Bildung von Brandabschnitten durch feuerwiderstandsfähige Bauteile, die für einen definierten Mindestzeitraum einem Feuer standhalten, ist eine zentrale Forderung für den Brandschutz von Gebäuden. Da Kunststofflichtbänder konstruktionsbedingt über keinen nachgewiesen Feuerwiderstand verfügen, sind zu solchen Bauteilen folgende Mindestabstände einzuhalten:

• Zu vollständig geschlossenen, aufgehenden Wänden aus nicht-brennbaren Materialien dürfen Lichtbänder 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 Lichtbändern einzuhalten.

Auch Glaslichtbänder verfügen im Normalfall über keinen ausreichenden Feuerwiderstand und deshalb müssen auch für sie diese Mindestabstände einhalten werden.

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 CEN/TS 1187; DIN SPEC 91187). Die daraus resultierenden Regelungen für den Einbau von Lichtbändern (zulässige Größen, Abstände, Flächenanteile etc.) enthalten die Landesbauordnungen bzw. die ergänzend erlassenen Durchführungsverordnungen oder Verwaltungsvorschriften. Für Lichtbänder ohne nachgewiesenen Widerstand gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sind diese Regeln zu beachten.

Wärmeschutz

Für den Wärmeschutz von Lichtbändern, egal ob mit Isolierglas- oder Kunststoffverglasung, 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 Lichtbänder 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 Kunststoffverglasungen von Lichtbändern Anhaltswerte dargestellt. Hiervon abweichende Werte können die Mitgliedsunternehmen des FVLR anhand von Prüfzeugnissen nachweisen.

Widerstand gegen Witterungseinflüsse

Da die Lichtbänder 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.

Neben der einwandfreien Montage des Lichtbandsystems ist für eine dauerhafte Dichtheit des eingebauten Lichtbandes gegen Niederschlag auch eine ausreichend dimensionierte Aufkantung von essentieller Bedeutung, da nur so zu starke Verformungen in der Konstruktion ausgeschlossen werden können. Zu große Verformungen reduzieren auf Dauer die Dichtheit und können auch zu Schäden an der Konstruktion führen.

Schnee- und Windeinwirkungen auf Dächer

Neben der allgemeinen Erwärmung führen die weltweiten Klimaveränderungen in Deutschland häufiger als früher auch zu heftigen Wintereinbrüchen mit starken und lang anhaltenden Schneefällen. Betroffen war häufig der Süden der Republik. Damit sich vor allem Hausbesitzer in Zukunft auf vergleichbare oder ähnliche Winterverhältnisse besser vorbereiten können, hat das Bayerische Staatsministerium für Wohnen Bau und Verkehr Informationen und Tipps zu diesem Thema „Schnee auf Dächern“ zusammengestellt. Es werden etwa folgende Fragen behandelt:

• Wo ist die zulässige Schneelast geregelt?
• Warum ist nicht die Schneehöhe, sondern das Schneegewicht maßgebend?
• Wie kann das tatsächliche Schneegewicht auf dem Dach bestimmt werden?
• Wann soll das Dach vom Schnee geräumt werden?
• Worauf ist zu achten, wenn das Dach zum Schneeräumen betreten wird?
• Wann soll das Dach von einem Fachmann überprüft werden?

Bei solch extremen Wintereinbrüchen werden die Dächer und alle darin integrierten Dachaufbauten wie beispielsweise Lichtbänder durch ungewöhnlich hohe Schneelasten belastet und müssen diesen standhalten. Der Eurocode DIN EN 1991-1-3 dient als Grundlage für die Bemessung der Einwirkungen aus Schneelasten auf Dächer und die darin eingebauten Bauprodukte. Auch zusätzliche lokale Schneeanhäufung an den Wänden höher gelegener Gebäudeteile oder an hohen Dachaufbauten, die durch abrutschenden Schnee oder Verwehungen entstehen können, sind dabei zu berücksichtigen.

Ebenso durch den Klimawandel steigen auch die maximalen Windbelastungen denen die Lichtbänder standhalten müssen, beständig an. Orkane und starke Stürme treten nicht nur häufiger auf, sie werden tendenziell auch stärker. Dabei spielt die Lage der Lichtbänder in der Dachfläche eine besondere Rolle. Denn im Randbereich und besonders im Eckbereich von Dächern treten deutlich erhöhte Windlasten auf. Nach Eurocode DIN EN 1991-1-4 beträgt die Tiefe der Bereiches erhöhter Windlasten beginnend von der angeströmten Dachkante e/10. Hierbei ist e der kleinere Wert aus der Breite der angeströmten Dachseite und der 2-fachen Gebäudehöhe. Es wird empfohlen keine Oberlichter in den Bereichen erhöhter Windlasten einzuplanen. Sollte dies doch nötig sein, sind die erhöhten Windlasten beim Tragfähigkeitsnachweis der Lichtbänder zu berücksichtigen.

Da bei Lichtbändern Breiten von 3,0 m, 4,0 m oder auch 5,0 m durchaus üblich sind, muss deren Tragfähigkeit gegen Schnee- und Windbelastungen, wie für alle großflächigen, tragenden Bauteilen der Gebäudehülle erforderlich, unter Beachtung der hierfür eingeführten Eurocodes und DIN-Normen im Rahmen eines Standsicherheitsnachweises bewertet werden.

Hagel

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 Lichtbänder, 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.

Baurechtlicher Verwendbarkeitsnachweis für Kunststofflichtbänder

Der Einbau eines Lichtbandes in ein Dach gilt nach deutschem Baurecht im Sinne der Musterbauordnung als Bauart.

Gemäß Musterverwaltungsvorschrift technische Baubestimmungen (MVV-TB) ist für gewölbte Lichtbänder mit einem Unterstützungsabstand durch die Unterkonstruktion ab 2,0 m in Haupttragrichtung bzw. ebene Kunststofflichtbänder mit einem Unterstützungsabstand der Kunststoffverglasung ab 1,0 m immer ein vollständiger Tragfähigkeitsnachweis nach allgemein anerkannten Regeln der Technik, beispielsweise Berechnungen nach hierfür gültigen Eurocodes erforderlich.

Mangels eingeführter anerkannter Regeln der Technik für die Bewertung der Tragfähigkeit Kunststoffverglasungen ist deshalb für den Einbau von Lichtbändern mit Kunststoffverglasung in Deutschland zusätzlich zur Leistungsbeurteilung im Rahmen der CE-Kennzeichnung noch eine vorhabenbezogene Bauartgenehmigung oder eine allgemeine Bauartgenehmigung erforderlich. Die bestehenden allgemeinen Bauartgenehmigungen für Lichtbandsysteme basieren zumeist auf einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung oder einer europäischen technischen Zulassung für das System. Im Rahmen dieser Zulassungsverfahren wird die Tragfähigkeit der Kunststoffverglasungen in einem reproduzierbaren Verfahren auf dem Anforderungsniveau der Eurocodes geprüft und bewertet.

Eigenschaften von Lichtbändern

Als Bauprodukte sind Dachlichtbänder mit Kunststoffverglasungen auch durch die europäische Produktnorm DIN EN 14963 erfasst. Ihre Eigenschaften dürfen also mit einer CE-Kennzeichnung und einer entsprechenden Erklärung der Leistungsbeständigkeit auf den Markt gebracht werden. Der Nachweis der Tragfähigkeit der Lichtbandkonstruktion kann in Deutschland für solche Produkte nur im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung oder einer Zustimmung im Einzelfall erbracht werden.

Die wichtigsten Eigenschaften von Lichtbändern und ihre Verwendung im Kontext der baurechtlichen Anforderungen werden nachfolgend erklärt.

Lichttransmission und Gesamtenergiedurchlass

Die Lichttransmission ist eine der wichtigsten Eigenschaft von Lichtbändern, da der Lichteintrag ins Gebäude deren 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 Lichtbandhersteller ermittelt werden.

Sowohl die Lichttransmission als auch der Gesamtenergiedurchlass von Lichtbändern können im Einbauzustand durch Verschattungssysteme reduziert werden. Dies ist im Regelfall nicht bei den für das Lichtband deklarierten Werten berücksichtigt.

Verhalten bei Feuer von Außen

Diese Eigenschaft dient dem Nachweis der Widerstandsfähigkeit gegen Flugfeuer und strahlende Wärme. Für Lichtbänder mit der Klassifizierung B_ROOF(t1) wurde diese nach CEN/TS 1187 nachgewiesen und die Lichtbänder dürfen damit auch für Anwendungen, bei denen eine Ausführung als harte Bedachung in Deutschland gefordert wird, eingesetzt werden.

Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)

Da in der letzten veröffentlichte Fassung DIN EN 14963:2006 kein detailliertes Verfahren zur Ermittlung des mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten von Lichtbändern enthalten ist, wird nachfolgend die aktuellste Entwurfsfassung dieser Norm E-DIN EN 14963-1:2020 „Dachdeckungen – Teil 1: Dachlichtbänder aus Kunststoff – Klassifizierung, Leistungen und Prüfverfahren“ zitiert. Diese hat die Bestimmung des mittleren U-Wertes von Lichtbändern und Lichtbändern mit Lichtbandzarge 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 ein Referenzmodell jeweils mit und ohne Lichtbandzarge, um die Produkte verschiedener Hersteller miteinander vergleichen zu können. Die wichtigsten Definitionen zu Wärmedurchgangskoeffizienten von Lichtbändern sind nachfolgend aufgeführt.

Festgelegte Referenzgrößen nach E-DIN EN 14963-1:2020

• Referenzbänder für Lichtbänder: Nennweite der Dachöffnung 2,00 m x 5,00 m
• Referenzhöhe der Lichtbandzarge für Lichtbänder mit Lichtbandzarge: Höhe der Lichtbandzarge = 300 mm

Die Hersteller sollten demnach folgende Daten für ihre Produkte angeben:

• die Wertekombination U_r – A_r und ggf. U_r,ref – A_r,ref für Lichtbänder (ohne Lichtbandzarge) oder
• die Wertekombination U_rc – A_rc und ggf. U_rc,ref300 – A_rc,ref300 für Lichtbänder mit Lichtbandzarge.

Rauchableitung und Rauchabzug

Sollen in Lichtbändern natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte eingebaut und verwendet werden, muss für das komplette Lichtbandgerät bestehend aus Lichtbandzarge, Lichtbandelement und dem darin eingebauten Rauch- und Wärmeabzugsgerät inklusive 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.

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).

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.

Wenn bei Glaslichtbändern eine dauerhafte Durchsturzsicherheit des starren Lichtbandes gefordert wird, kann häufig das Glaslichtband selbst als durchsturzsichere Verglasung nach DIN 18008 Teil 6 ausgeführt werden.

Durchsturzsicherheit nach GS Bau 18

Werden Durchsturzgitter oder andere Durchsturzsicherungen direkt am Lichtband oder der vom Lichtbandhersteller gelieferten Lichtbandzarge 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 im Lichtband bzw. an der Lichtbandzarge 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“

Durchsturzsicherheit nach DIN 18008-6

Werden starre Glaslichtbänder direkt als durchsturzsichere Verglasung ausgeführt, sind keine weiteren Maßnahmen zum Durchsturzschutz erforderlich. Der Nachweis wird hierfür nach DIN 18008-6 unter Beachtung der weiteren Teile der DIN 18008 Reihe geführt und kann mittels Berechnung oder einer Kombination aus Berechnung und Prüfung erfolgen. In beiden Varianten ist neben der Tragfähigkeit und dem Stoßwiderstand auch der Nachweis der Resttragfähigkeit für die gebrochenen Verglasungen ein wesentlicher Bestandteil der Bewertung. Das heißt, auch wenn alle Scheiben der Verglasung durch eine Stoß gebrochen sind, muss das Glaslichtband mit seiner Verglasung noch ausreichend „resttragfähig“ für eine 100kg schwere Person sein. Dies wird durch die Verwendung einer innenliegenden, ausreichend dicken Verbundsicherheitsglasscheibe erreicht, deren Bruchstücke durch die Verbundfolie gehalten werden und die so durch das Profilsystem des Lichtbandes gehalten sein muss, dass sie nicht abrutschen kann.