Ins richtige Licht gerückt

Natürliches Sonnenlicht bringt weit mehr als nur Licht ins Dunkle: Bei Neubauten und Sanierungen bietet eine intelligente Tageslichtanalyse und -planung, auf lange Sicht betrachtet, erhebliche Energieeinsparpotentiale. Gleichzeitig ist die Lichtgestaltung ein wichtiger Faktor für konzentriertes Lernen und effektives Arbeiten. Dabei beeinflusst natürliches Licht in einem erheblichen Maße das menschliche Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit. So wirken Helligkeiten, Lichtrichtungen und -farben unterschiedlich stimulierend. Hinzu kommt die Dynamik, die sich in den tageszeitlichen Veränderungen der genannten Faktoren widerspiegelt.

Neben dem Industriebau kommen Tageslichtelemente auch in anderen Bereichen zum Einsatz: So finden die Erkenntnisse der positiven Wirkung von natürlichem Tageslicht in der Architektur durch den Einsatz ästhetisch ansprechender Glaselemente in Flachdachbauten zunehmend Berücksichtigung. Als Tageslicht-elemente oder auch Dachoberlichter gelten dabei zum Beispiel Lichtkuppeln, Lichtbänder sowie Flachdach-Tageslichtsysteme. Letztere werden aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und ansprechenden Gestaltung mit Glas verstärkt im Kommunal-, Büro- sowie ein- oder mehrgeschossigen Wohngebäuden eingesetzt.

Wirkung und Effekte von Tageslicht

Ein wichtiger Bestandteil der positiven Wirkung von natürlichem Licht ist seine Intensität oder auch Beleuchtungsstärke. Ein mit ausreichendem Tageslicht ausgeleuchteter Arbeitsplatz im Innenraum eines Gebäudes wirkt stimulierend und motivierend auf den Mitarbeiter. Nach der Berufsgenossenschaftlichen Regel BGR 131-1 ist beispielsweise für Büroarbeitsplätze eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux im Arbeits- und 300 Lux im Umgebungsbereich vorgesehen [Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung 2008:6]. Zum Vergleich: Das Licht im Freien im Sommer erreicht bei blauem Himmel bis zu 100 000 Lux [Vgl. DIN 5034]. Da die Ausleuchtung eines Arbeitsplatzes auch in den Abend- und Morgenstunden gewährleistet sein muss, kann jedoch nicht gänzlich auf künstliche Beleuchtung verzichtet werden. Tageslicht und künstliche Beleuchtung sollten demnach einander ergänzen.

Arbeiten mit Tageslicht in der Gesetzgebung

Der positive Einfluss von Tageslicht spiegelt sich auch in der Gesetzgebung wider: Zahlreiche Verordnungen, Richtlinien und Normen auf EU-, Bundes- und Länderebene befassen sich mit der Thematik und schreiben genau vor, welche Arbeitsplätze wie ausgeleuchtet werden müssen und wie hoch der prozentuale Anteil von Tageslicht bemessen sein muss [Vgl. DIN EN 12464-1]. So sind Aufenthalts- und Arbeitsräume beispielsweise nach der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) [2010, Anhang 1.6, 3.4] und der DIN 5034 [2011] mit ausreichend großen, durchsichtigen Fenstern in Augenhöhe der Arbeitnehmer zu versehen. Die Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.4 [Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin BAuA] geht zum Thema Beleuchtung einen Schritt weiter: Demnach sind für Räume, die durch Dachoberlichter beleuchtet werden sollen, ein Anteil von mindestens zehn Prozent an der Dachfläche in Form von Oberlichtern einzuplanen. Während die ArbStättV eine ausreichende Tageslichtversorgung für die Sicherheit und für die Gesundheit der Beschäftigten vorsieht, legt die Normenreihe der DIN 5034 grundsätzliche Anforderungen und Definitionen für die Innenraumbeleuchtung mit Tageslicht fest. Dabei gilt es zu beachten, dass eine angemessene Tageslichtversorgung mit Seitenfenstern nur in Gebäuden mit geringer Raumtiefe realisiert werden kann [Vgl. Grafik]. Bei großflächigen Gebäuden, wie beispielsweise Lagerhallen oder Produktionsstätten, ist hingegen der Einsatz von Dachoberlichtern sinnvoll. Hier sorgt Tageslicht für sicheres und produktiveres Arbeiten im Vergleich zu künstlichem Licht.

Umfangreiche Planung im Vorfeld

Räume können auf unterschiedliche Weise beleuchtet werden. Je nach Gebäudeart und -nutzung sowie der Raumbeschaffenheit und seiner Tiefe sind unterschiedliche Ausführungen zur Beleuchtung möglich: ein- oder mehrseitig, über Seiten- oder Oberlichter, Außenfenster oder auch mittels Lichtlenkungssystemen. Eine ausreichende Versorgung mit Tageslicht wird dann erreicht, wenn das Verhältnis der lichtdurchlässigen Fläche zur Raumgrundfläche mindestens 1:10 beträgt. Mit Hilfe des Tageslichtquotienten können Arbeitsräume auf mathematischem Wege auf Ausleuchtung überprüft werden [FVLR, Heft 9: 3]. Der Tageslichtquotient D (D steht für Daylight Factor) ist eine weitere Bezugsgröße. Er definiert das Maß für das Beleuchtungsniveau als Quotient der mittleren Beleuchtungsstärke in einem Raum (zum Beispiel 250 Lux) und dem rechnerischen Bezugswert für die Beleuchtungsstäke im Freien (5000 Lux). So ergibt sich bei diesem Beispiel ein Tageslichtquotient von 5 Prozent. Je nach Gebäude und Nutzung gibt die DIN 5034 vor, wie hoch dieser Wert in Prozent sein sollte.

Oberlichter nutzen das direkte Zenitlicht, das für eine stärkere Beleuchtung des Innenraumes sorgt als ein seitlicher Lichteinfall durch Fenster. Dabei lässt sich durch den variablen Einsatz von Tageslichtsystemen in Form, Anzahl und Fläche je nach Nutzung eine gleichmäßige Raumausleuchtung erreichen. Zur Umsetzung sind jedoch einige Details zu beachten: Bei der Dimensionierung der Beleuchtungsöffnungen (Dachoberlichter) sollte zum Beispiel ein sinnvolles Längen- beziehungsweise Breitenverhältnis berücksichtigt werden. So wird mit der Beschränkung der Lichtbandbreite auf die halbe Raumhöhe eine ungewollte Aufheizung des Innenraumes vermieden. Für die tageslichttechnische Planung ist vor allem auch der Lichtdurchlass beziehungsweise Lichttransmissionswert relevant. Dieser beschreibt den durchgelassenen und sichtbaren Anteil der Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit vom Material, der Dicke und der Einfärbung der lichtdurchlässigen Fläche [FVLR Heft 8: 7]. So hat beispielsweise ein Lichtband mit einer klaren, 16 mm starken Polycarbonat-Verglasung einen Lichttransmissionswert von 64 Prozent. Opal verglast liegt der Wert bei 54 Prozent. Durch eingefärbte Verglasung werden geringere Infrarotanteile an den Innenraum weitergegeben, was wiederum einen niedrigeren Wärmeeintrag zur Folge hat. Wei­­tere Einflussfaktoren sind die äußere Bebauung und Bepflanzung, der Wirkungsbereich des Himmelslichtes sowie die Innenraumgestaltung.

Mehrfachnutzen von hochwertigen Tageslichtsystemen

Neben natürlicher Beleuchtung, kann das Oberlicht auch eine Lüftungs- und Brandschutzfunktion erfüllen: Als Rauch- und Wärmeabzugsanlage (RWA) öffnen sich die entsprechenden Geräte im Brandfall und leiten toxische und heiße Rauchgase ins Freie. Die dazu notwendigen Öffnungsaggregate können aber ebenso zur täglichen Be- und Entlüftung verwendet werden. Moderne Systeme bieten zudem weitere Funktionen an: Diese umfassen beispielsweise Wärme- und Schallschutz-, Einbruch- und Durchsturzsicherungs- sowie Sonnen- und Blendschutzsysteme.

Wirtschaftliche Nutzung von Dachoberlichtern

Die Tageslichtbeleuchtung trägt wesentlich zur Energie-einsparung bei, wenn beispielsweise Kunstlicht nur noch optional zugeschaltet werden muss. Weiterhin kann eine richtig geplante und umgesetzte Tageslichtbeleuchtung die Gebäudekühllast im Sommer ­entscheidend ver­mindern sowie im Winter zur Minimierung des Heiz­aufwandes beitragen. Weitere Ein­­sparmöglichkeiten ent­stehen durch weniger Verschleiß und geringere War­­tungsintervalle im Vergleich zu künstlicher Beleuchtung. Kommen moderne energetische Dachoberlichter mit einem geringen Wärmedurchgangskoeffizienten zum Einsatz, können diese auch der kommenden Novellierung der Energieeinsparverordnung (EnEV) Rechnung tragen.

Autor

Dipl.-Ing. Bert Barkhausen ist Produktmanager bei der JET-Gruppe. Er betreut das Tageslichtsortiment sowie Produkte aus dem RWA- und Arbeitssicherheitsbereich.