Licht rein, keine Wärme raus

Das Interesse an Tageslichtsystemen, die in der Lage sind, natürliches Licht ins Haus zu holen, nimmt stetig zu. Planer und Bauausführende nutzen immer häufiger die Chance, das nachweislich gesunde Tageslicht auch dort einzusetzen, wo bislang nur eine Kunstlichtlösung in Frage kam, zum Beispiel in Fluren, fensterlosen Räumen oder Kellern. Doch auch dort, wo Kunstlichtlösungen traditionell das Tageslicht ergänzen mussten, also in Büros, Klassenzimmern, Laboren usw., kann nun ein Mehr an Tageslicht den Bedarf decken. Selbst große Lagerhallen, Industriebauten und Sporthallen können die Kraft der Sonne für die Belichtung nutzen.

Doch wie verhält es sich bei diesen Systemen mit dem winterlichen Wärmeschutz? Immer wieder sind Bedenken zu hören, die Röhren stellten womöglich Wärmebrücken dar und konterkarierten die Bemühungen, mit Hilfe gut gedämmter Dächer die Wärme im Gebäude zu belassen. Es stellt sich also die Frage, ob die Röhren nicht zwar das Licht hinein, dafür aber die Wärme hinaus transportieren. Der folgende Artikel soll zeigen, dass hochwertige Tageslichtsysteme auch diesbezüglich völlig unproblematisch sind.

Die Wirkungsweise von Tagelichtsystemen

Eine Solatube, also eine „Sonnenröhre“ sammelt zunächst mit Hilfe einer Acrylkuppel auf dem Dach eine große Menge Licht ein. Das gelingt ihr deshalb besonders gut weil ihre prismatische Struktur in der Lage ist, auch waagerecht einfallendes Licht einzufangen. So ist die Ausbeute wesentlich größer als es ansonsten der Grundfläche der Kuppel entsprechen würde.

Das gesammelte Licht wird dann durch die eigentlichen Röhren transportiert. Das geschieht, indem die Strahlung auf der Innenseite der Röhren so lange reflektiert wird, bis sie schließlich am Ende des Systems austritt. Weil bei jeder Reflexion mit Verlusten zu rechnen ist, entscheidet der Reflexionsgrad des Systems über dessen Effizienz. Metallisch bedampfte Reflexionsflächen weisen mit 2 bis 5 Prozent zu große Verluste auf und sind nur bedingt geeignet; mit ihnen lassen sich lediglich sehr kurze Wege überbrücken. Ein Multilayerfilm, der aus mehreren hundert Schichten besteht, wobei jede Schicht für die Reflexion einer definierten Bandbreite des Lichtspektrums zuständig ist, reduziert die Verluste hingegen auf 0,3 Prozent. Damit sind hocheffiziente Systeme realisierbar, die mit 20 m Länge und mehr tief ins Gebäude reichen können. Am Ende wird die Solatube durch einen Diffusor abgeschlossen, über welchen das bis dahin transportierte Tageslicht blendfrei in den zu beleuchtenden Raum austritt.

Sommerlicher Wärmeschutz

Die Frage nach dem sommerlichen Wärmeschutz ist schnell beantwortet. Der vielschichtige Multilayerfilm, der – wie oben beschrieben – die Lichtfrequenzen arbeitsteilig transportiert, reflektiert das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts. Ultraviolette und infrarote Strahlung wird durch ihn jedoch nicht weitergeleitet. Auf diese Weise gelangt die im Tageslicht ansonsten enthaltene Wärme gar nicht erst in das Gebäude.

Zusätzlich wirkt in diesem Sinne auch die Prismenkuppel. Ihre Struktur ist so ausgelegt, dass die am stärksten erwärmende sommerliche Einstrahlung, also fast senkrecht einfallendes Tageslicht, zu einem guten Teil reflektiert wird. Hier gilt dasselbe wie für Verschattungsanlagen ansonsten auch: jedes Zuviel an Wärme und Licht muss möglichst effektiv bereits außerhalb des Gebäudes abgewehrt werden. Im Sommer gilt also: Tageslicht kommt herein, die Wärme muss draußen bleiben.

Lichtröhren – ein Loch in der Dämmung?

Betrachtet man sich den Schnitt durch ein Dach, und zwar dort, wo eine Solatube eingeplant wurde, fällt einem zunächst und vielleicht sogar mit Schrecken auf, dass die Tageslichtröhre die Dämmschicht durchstößt, dass hier also vermeintlich keine Dämmung mehr existiert.

Zur Beruhigung sollte man sich vergegenwärtigen, dass Luft ein hervorragendes Dämmmaterial ist. Die meisten Dämmungen am Bau funktionieren nach dem Prinzip der „ruhenden Luft“. Eine Daunenjacke wärmt uns ja auch nur deshalb, weil es der Struktur der Daunen gelingt, ein großes Luftvolumen zwischen uns und der Außenwelt aufrecht zu erhalten. Erst wenn eine Hülle der Daunenjacke beschädigt wird, so dass ein permanenter schneller Luftaustausch ermöglicht wird, wärmt die Jacke nicht mehr. Das gilt im Prinzip genauso für die Dämmung im Dach.

Eingeschlossene Luftschichten wärmen also, vorausgesetzt, sie bleiben eingeschlossen und können sich innerhalb der sie einschließenden Struktur nicht allzu sehr bewegen. Bei einer Solatube handelt es sich vor dem Hintergrund dieser Betrachtung um ein System „ruhender Luft“, per Definition also um Dämmung.

Wärmeverluste durch Konvektion?

Es ist schwer bis unmöglich, hinsichtlich der absoluten Wirk-
samkeit dieser Dämm­wirkung allgemeingültige Aussagen zu treffen,denn ­Tageslichtsys-
teme sind dreidimensionale Bauteile mit unterschiedlichen Wärmedurchgangswiderständen. Berechnungen führen hier zu unbefriedigenden Ergebnissen, aufwändige Messverfahren liefern präzisere Daten. Die Frage des Abtransports von Wärme durch die Luft, die so genannte Konvektion, muss in diesem Zusammenhang aber dennoch gestellt werden. Es liegt auf der Hand, dass die Konvektion in einem kurzen System mit einem großen Durchmesser stärker zum Tragen kommt als in einem langen und dünnen Rohr. Außerdem spielt für die Konvektion das Temperaturgefälle zwischen Kuppel auf dem Dach und Diffusor – den beiden Enden der Röhren also – eine Rolle. Erfahrene Anbieter von Tageslichtsystemen verfügen über zahlreiche Messergebnisse und einen fundierten Erfahrungsschatz und beraten hier gerne objektbezogen.

Einen zusätzlichen Faktor stellt die Luftfeuchte in der Röhre dar. Die Menge der Luftfeuchte in der Röhre wird durch die relative Luftfeuchte der Umgebungsluft während der Einbauphase bestimmt, denn am Ende des Einbaus wird das System hermetisch verschlossen. Bei hohen Außentemperaturen verbleibt die Feuchte noch einige Zeit in der Luft. Fallen die Temperaturen, kondensiert die im System verbliebene Feuchtigkeit allmählich an der kältesten Stelle des Systems – der Kuppel – aus und diffundiert über eine Membran aus. Die Solatube trocknet sich auf diese Weise selbst aus und verbessert so ihren Dämmwert selbständig.

Zusätzliche Maßnahmen

Natürlich besteht eine Solatube nicht nur aus gut dämmender Luft, sondern auch aus Metall und Kunststoffen, und deshalb werden die Wärme leitenden Materialien mehrfach entkoppelt. Die Kuppel auf dem Dach ist selbstverständlich am stärksten den thermischen Einflüssen ausgesetzt. Sie wird deshalb vom Rohr entkoppelt. Und auch der erste Rohrabschnitt, der außerhalb der Dämmschicht liegt, wird von dem nachfolgenden thermisch getrennt. Schließlich wird die Wärmeübertragung von der Rauminnenseite über den Diffusor ins System hinein, durch einen weiteren Trennring unterbunden. Für noch weiter erhöhte Anforderungen, wie sie zum Beispiel im Passivhausbau formuliert werden, gibt es so genannte ECO-Systeme, die über weitere dämmende Einsatzscheiben für Kuppel und Diffusor verfügen.

Fazit: auch die Dämmung ist kein Problem

Bei Tageslichtsystemen wie der Solatube von Interferenz handelt es sich um technisch ausgereifte, vielfach erprobte und baulich unbedenkliche Anwendungen, die dazu dienen, Tageslicht auch tief ins Gebäude zu leiten. Bedenken hinsichtlich der Durchdringung der Dämmebene im Dach brauchen nicht zu bestehen. Auch hier werden alle geltenden Standards eingehalten und selbst der Einsatz in Passivhäusern ist unproblematisch. Natürlich sollte jede Durchdringung der Gebäudehülle, insbesondere der Dachhaut, gut geplant und ausgeführt werden, weshalb der Einbau von Tageslichtsystemen grundsätzlich von Profis vorgenommen werden sollte. Für interessierte Fachhandwerker werden praxisnahe Schulungen angeboten, die ihnen viele Tipps bieten und ein weiteres, interessantes Betätigungsfeld erschließen.

Autor

Kay Rosansky ist Innenarchitekt, Baufachjournalist und Inhaber des Redaktionsbüros rosansky-presse.