Projektierung mit Lichtkuppeln im Neubau
Nachfolgend finden Sie Empfehlungen zur Planung und Projektierung von Dächern im Neubau, insbesondere zur notwendigen Menge sowie der empfohlene Ausführung und Anordnung der Lichtkuppeln auf der Dachfläche für die jeweils vorgesehene Nutzung des Gebäudes. Hierfür sind neben der erwünschten optimalen Ausleuchtung der Halle auch noch andere Aspekte zum Beispiel bezüglich baurechtlicher Anforderungen an die Lage und Ausstattung der Lichtkuppeln oder auch einer optimalen Einbindung ihrer Aufsetzkränze in die gewählte Dachkonstruktion zu berücksichtigen. 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 Lichtkuppeln
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. Gerade auch bei niedrigeren Räumen kann durch regelmäßig angeordnete, vergleichsweise kleine Lichtkuppeln trotzdem eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung der Grundfläche erreicht werden, wenn die Abstände nicht zu groß gewählt werden.
Die Frage nach der notwendigen Menge, der Ausführung und der Anordnung der Lichtkuppeln und Lichtbänder 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 Lichtkuppeln sollten aber die folgenden Grundsätze zur Festlegung von Anzahl, Eigenschaften und Lage der Lichtkuppeln in der Dachfläche berücksichtigt werden.
- Die Breite von Lichtkuppeln sollte so gewählt werden, dass sie mindestens der 1,5-fachen Schachthöhe aus Aufsetzkranz und Dachöffnung entspricht. So ist auch bei niedrigen Sonnenständen im Winter sowie morgens und abends gewährleistet, das ausreichend Licht ins Halleninnere fällt.
- Der Mittenabstand von Lichtkuppeln sollte nicht größer als die 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 Lichtkuppel 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 Publikationen zu den Themen Tageslichtplanung und zur Auslegung von Dächern mit Tageslichtelementen für verschiedene Anwendungsgebiete.
Baurechtliche Planungshinweise
Für den Einbau von Lichtkuppeln in Dächern sind je nach Anwendungsfall verschiedenste baurechtliche Forderungen zu beachten. Detaillierte Informationen zur Verwendung von Lichtkuppeln im baurechtlichen Kontext sind im Bereich Recht und Normen zu Lichtkuppeln zusammengefasst.
Harte Bedachung
Viele Dachflächen, in welche Lichtkuppeln eingebaut werden sollen, müssen widerstandsfähig gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sein und somit die Anforderungen an eine sogenannte harte Bedachung erfüllen. Daraus resultierende Regelungen für den Einbau von nicht widerstandsfähigen Lichtkuppeln (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 der zentrale Forderungen für den Brandschutz von Gebäuden. Deshalb sind zu solchen Bauteilen für Kunststofflichtkuppeln mangels Feuerwiderstand folgende Mindestabstände einzuhalten.
- Zu aufgehenden Wänden aus nicht-brennbaren Materialien ohne Fenster können Lichtkuppeln 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 Lichtkuppeln einzuhalten.
Auswahl geeigneter Lichtkuppeln
Die Mitglieder unseres Fachverbandes bieten dem Planer eine große Vielfalt an Ausführungsvarianten und Ausstattungsoptionen für ihre Lichtkuppeln. Viele Varianten sind optimiert für bestimmte Anwendungssituationen oder Anforderungen.
Die Wirtschaftlichkeit spielt im Auswahlprozess üblicherweise eine zentrale Rolle, denn Ausstattungsmerkmale, die in der konkreten Einbausituation keinen Nutzen bringen, können das gewählte Produkt unnötig verteuern während beispielsweise der Verzicht auf Ausstattungsoptionen zur Vereinfachung der Montage den Lichtkuppelpreis zwar senkt, aber die Gesamtkosten inklusive Montageaufwand häufig sogar erhöht. Auch der Qualitätsgewinn durch den optimierten Einbau sollte hierbei berücksichtigt werden.
Auch die Einsparungen während der Nutzungsdauer, die beispielsweise durch optimierte Wärmedämmeigenschaften der Lichtkuppeln oder die Nutzbarkeit zur energiesparenden natürlichen Lüftung erzielt werden können, sollten in den Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen berücksichtigt werden.
Dem Planer wird daher empfohlen, die für seine Anwendungssituation geeignete Lichtkuppel neben den wirtschaftlichen Gesichtspunkten so auszuwählen, dass:
- sie den üblichen äußeren atmosphärischen Beanspruchungen widersteht
- sie die baurechtlichen Anforderungen für die vorgesehene Anwendung erfüllt
- ihre Ausstattungsmerkmale einen optimalen Einbau ermöglicht und die Erfordernisse der Nutzung berücksichtigen
- während der üblichen Produktlebensdauer keine wesentlichen Veränderungen oder Schäden zu erwarten sind, die die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.
Das FVLR-Merkblatt 02 „Beständigkeit von Dachoberlichtkonstruktionen in normaler Atmosphäre“ bietet detaillierte Informationen zu den Verwendungsbereichen von verschiedenen Ausführungen von Oberlichtern, bei denen erfahrungsgemäß keine Beeinträchtigungen der Gebrauchstauglichkeit durch äußere und innere Umwelteinflüsse zu erwarten sind.
Zu ihren Lichtkuppeln bieten die Hersteller auch verschiedene Typen von Aufsetzkränzen an, die sowohl für die optimale Befestigung im Dach wie auch die Befestigung der Lichtkuppel auf dem Aufsetzkranz vorgerichtet sind.
Diese Typen unterscheiden sich vor allem nach den Einbausituationen des Dacheinbaus für die sie vorgesehen und optimiert sind. In vielen Fällen kann auch zwischen verschiedenen Ausführungen und Materialien gewählt werden, wobei die Dachanschlüsse dann zum Teil je nach Ausführung anders hergestellt werden müssen.
Generell ist der Einbau von Lichtkuppeln auch auf bereits bestehenden Aufkantungen, zum Beispiel aus Holz oder Beton realisierbar.
Diese müssen dann die Erfordernisse an die Ebenheit und Tragfähigkeit für die sichere Befestigung und den dichten Einbau der Lichtkuppel erfüllen. Da dies häufig nur durch die Verwendung eines geeigneten Einbaurahmens umgesetzt werden kann, sind die bei den Herstellern erhältlichen vorgefertigten Aufsetzkränze im Regelfall die wirtschaftlichsten und gleichzeitig die technisch besten Lösungen.
ACHTUNG: Für Lichtkuppeln mit Eignungsnachweis als natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte müssen zwingend die im Eignungsnachweis enthaltenen Aufsetzkränze des jeweiligen Herstellers verwendet werden!
Planungsempfehlungen für einen optimalen Einbau
Abstände untereinander und zu benachbarten Bauteilen im Dach
Unabhängig von Regelungen zu den Abständen in Normen und Richtlinien sollten die Abstände von Lichtkuppeln untereinander und zu anderen benachbarten Bauteilen im Dach sind 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 Lichtkuppeln und anderen aus dem Dach herausragenden Bauteilen (wie Kamine, Klimaanlagen, Lüftungsrohre, Photovoltaikanlagen etc.) ist ein Mindestabstand von wenigstens 60 cm, besser 100 cm einzuhalten, um die Anschlussarbeiten sachgemäß durchführen zu können und den Wasserablauf nicht zu behindern.
- Alle Lichtkuppeln müssen dauerhaft für Reinigungs- und Instandsetzungsarbeiten zugänglich sein.
- Die Abstände von Lichtkuppeln mit Ausstattung als natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte sind zu anderen aus der Dachfläche herausragenden Bauteilen so zu wählen, 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 Aufsetzkranzes muss mindestens 25 cm betragen.
- Oberlichter sollten 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 angeströmten Dachseite und der 2-fachen Gebäudehöhe.
Detailplanung Dacheinbau
Lichtkuppeln, die auch zur natürlichen Lüftung eingesetzt 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 Aufsetzkränze von Lichtkuppeln 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“.
Für viele Einbausituationen bietet der Markt optimierte Aufsetzkranzlösungen an, um Fehlerquellen zu minimieren und den Montageaufwand so weit wie möglich zu verringern. Eine individuelle Beratung zum fachgerechten Einbau der Aufsetzkränze und Lichtkuppeln für ihren speziellen Anwendungsfall bekommen Sie bei den Lichtkuppelherstellern unseres Fachverbandes.
Besonderheiten bei speziellen Dachaufbauten
Profilierte Dächer
Lichtkuppeln können heutzutage ebenso sicher in leicht geneigte profilierte Dächer eingebaut werden, wie sie regelmäßig in Flachdächer eingebaut werden. Allerdings ist hierfür eine sorgfältige Abstimmung aller Beteiligten notwendig. Wie bei Flachdächern ist auch in diesen Fällen in der Unterkonstruktion eine den statischen Erfordernissen entsprechende Auswechselung vorzusehen.
Für die regensichere Einbindung der Lichtkuppeln in die profilierten Dächer sind verschiedene Aufsetzkranzausführungen je nach Einbausituation erhältlich. Diese werden unterschieden in:
- Aufsetzkränze mit vollständig profilierten Flanschen
- Aufsetzkränze mit teilweise profilierten Flanschen
- Aufsetzkränze mit Stülpflanschen
Das FVLR-FACHWISSEN „Aufsetzkränze“ gibt einen Überblick über die Ausführungsarten der Aufsetzkränze und erklärt deren Anwendungsfelder.
Dächer mit extensiver Begrünung
Die extensive Begrünung ist gekennzeichnet durch eine Bepflanzung mit kleineren Pflanzen und geringer Aufbauhöhe. Im allgemeinen ist es für das extensiv begrünte Dach ausreichend, wenn um den Aufsetzkranz herum eine Filterschicht aus gewaschenem Kies angelegt wird, die regelmäßig gesäubert werden sollte.
Aus brandschutztechnischer Sicht ist ein ausreichender Schutz gegeben, wenn um die Öffnungen in der Dachfläche (Lichtkuppeln) ein mindestens 50 cm breiter Streifen aus Platten oder Grobkies ausgebildet wird. Die Anschlüsse der Dachbahn müssen mindestens 15 cm über die fertige Gründachoberfläche herausgehoben werden, da ein zeitweiliger Wasseranstau auf der Abdichtung nicht ausgeschlossen werden kann.
Empfehlungen für den Einbau der Aufsetzkränze und Lichtkuppeln im Dach, wie auch für den Anschluss der Dachabdichtung sind im Bereich „Einbau“ zusammengefasst.
Ausstattungsoptionen für erweiterten Nutzen
Für Lichtkuppeln 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 „Lichtkuppeln“ unter „Lichtkuppelzubehör“.
Natürliche Lüftung
Besonders in Produktionsgebäuden mit prozessbedingten Luftverunreinigung oder hohem Wärmeanfall werden öffenbare Lichtkuppeln regelmäßig auch zur gegenüber anderen Verfahren preisgünstigen natürlichen Lüftung verwendet. Durch die Einbauposition der Lichtkuppeln 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 mit Lichtkuppeln nachgelesen werden.
Zum Öffnen und Schließen der Lichtkuppeln 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
Lichtkuppeln 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 Lichtkuppeln, welche mit zertifizierten Durchsturzschutzsystemen ausgestattet sind, ermöglichen den frühzeitigen Rückbau temporärer Durchsturzsicherungen in oder unter den Dachöffnungen sofort nach abgeschlossener Montage der Lichtkuppeln. Hierdurch können Kosten für die temporären Systeme gespart werden und gegebenenfalls der Baufortschritt für den Innenausbau beschleunigt werden. Bei permanent durchsturzgesicherten Lichtkuppeln kann auch während der Nutzungsphase des Gebäudes bei Reinigungs- und Instandhaltungsarbeiten auf dem Dach auf temporäre Durchsturzsicherungen der Lichtkuppelöffnungen verzichtet werden.
Der Bereich „Arbeitssicherheit“ bietet Ihnen detaillierte Informationen zu den Anforderungen und rechtlichen Grundlagen für den Arbeitsschutz auf Dachflächen in Deutschland.