Tageslichtsysteme und Umwelteinflüsse


Regen, Schnee, Hitze und Wind – egal, ob Flachdach, Sheddach oder Pultdach - all dem ist ein jedes Dach täglich ausgesetzt. Doch was bedeutet das für die Oberlichter, die im Dach verbaut wurden?


Lesezeit: 7:00 Min.

Gegen welche Umwelteinflüsse muss ein Gebäude in Zeiten des Klimawandels geschützt sein?

Der Klimawandel hat vielerlei Auswirkungen auf die Umwelt. Im Zuge dieser Veränderungen nehmen auch Extremwetterereignisse und deren Kraft stark zu. Eine Folge dessen ist, dass sich die Belastungen, denen Gebäude ausgesetzt sind, ändern. Folglich müssen die Anforderungen an alle Gebäude und deren Bestandteile wie Oberlichter oder Bedachung an stärkere Winde und Regen angepasst werden. Auch mit längeren Hitzewellen und kräftigeren Schneefällen ist in Zukunft zu rechnen. Daher müssen die Bauteile und die Gebäude auch darauf ausgerichtet sein.

Welche Umwelteinflüsse sind bei Tageslichtsystemen zu bedenken?

Angenommen man plant ein neues Haus oder eine neue Produktionshalle: Was ist alles zu beachten? Neben den offensichtlichen Tätigkeiten wie zum Beispiel eine Genehmigung der Stadt einzuholen oder die Organisation der verschiedenen Gewerke und Monteure, müssen auch mäßige bis extreme Wetterverhältnisse einkalkuliert werden.

Schneelast auf Dach | insights by LAMILUX

Beim Hausbau müssen folgende Umwelteinflüsse einbezogen werden:


Regen
das Gebäude muss gegen Regen jeder Stärke geschützt sein

Schnee
auch unter schweren Schneemassen darf das Dach nicht einstürzen 

Hitze
die Sonneneinstrahlung, die durch Oberlichter ins Gebäudeinnere gelangt, sollte minimiert werden

In Verbindung mit der Sonneneinstrahlung kommt auch die Frage nach solaren Gewinnen auf. Wenn Gebäudeteile wie z.B. Wände oder Böden Sonnenenergie absorbieren, entstehen solare Gewinne. Durch sie werden also das Gebäude und somit die Raumluft erhitzt. Im Winter sind solare Gewinne also durchaus gewünscht. Im Sommer hingegen kann es zur Überhitzung des Gebäudes führen.
Aufgrund des Klimawandels treten Extremwetterereignisse immer häufiger auf. Mit der Zunahme von Hitzewellen wird die Dämmung des Gebäudes also ein immer wichtigeres Kriterium. Aber nicht nur wärmere Sommer bringt der Klimawandel mit sich; auch die Winter werden in Teilen Europas kälter. Auch hier kann eine gute Dämmung punkten: Die Kälte dringt nicht in das Gebäudeinnere ein.

Letztlich unterliegen Tageslichtsyssteme jedoch nicht nur Kriterien zur Beständigkeit gegen Umweltereignisse. Auch die Gebrauchstauglichkeit muss betrachtet werden:

Sicherheit unter allen Wetterbedingungen

Gebäude und ihre Produkte müssen zu jeder Zeit unter den gegebenen Randbedingungen sicherstellen, dass keine Gefahr für die Umgebung besteht – Sie müssen also eine gewisse Standsicherheit vorweisen. Zusätzlich zur Zertifizierung einer ausreichenden Standsicherheit eines Bauwerkes oder Bauteils muss die Gebrauchstauglichkeit nachgewiesen werden. Gebrauchstauglichkeit bedeutet die Eigenschaft eines Bauteils oder eines Bauwerkes, die Nutzung, für die es vorgesehen ist, uneingeschränkt zu ermöglichen.

Regen auf Glasdach PR60 | insights by LAMILUX

Das bedeutet den rechnerischen Nachweis für übermäßige Verformungen, Materialermüdung oder plötzliches Materialversagen unter Eigen- und/oder veränderlicher Last. Hinzu kommt die Funktionssicherheit, welches eine Laborprüfung ist, die die Leistung des Teiles auf

  • Wasserdichtheit 
  • Luftdichtheit
  • Widerstand gegen Windlast 
  • sowie Schneelast prüft.

Speziell bei Tageslichtsystemen

Tageslichtsysteme in Gebäuden sorgen für den Einfall von diffusem, natürlichem Licht ins Innere des Gebäudes. Diese baulichen Konstruktionen, also zum Beispiel Oberlichter, ermöglichen eine höhere Tageslichtnutzung und erlangen somit einen immer hohen Stellenwert in der Architektur. Egal ob Architekt, Bauherr, Planer oder Privatperson – die Frage, welche Eigenschaften speziell bei Tageslichtsystemen beachtet werden müssen, beschäftigt sie alle. Der folgende Abschnitt fasst die wichtigsten Kriterien der Oberlichter zusammen.

Nutzungsrelevante Eigenschaften bei Oberlichtern im Hinblick auf Umwelteinflüsse

Lüftung 

Aufgrund ihrer Lage im Gebäude und durch die Option der Öffnung begünstigen Oberlichter die Lüftung. Eine natürliche Be- und Entlüftung durch Dachoberlichter wie beispielsweise Lichtkuppeln oder Lichtbänder verbessert  die Luftverhältnisse in Gebäuden. Verbrauchte und zu warme Luft wird abgeführt und die frische, kühlere Luft wird zugeführt, wahlweise auch in einer Nachtdurchspülung. Dies ist besonders vorteilhaft während heißen Sommern mit langen Hitzeperioden, wie sie in den letzten Jahren vermehrt auftreten. Das einfache Prinzip der natürlichen Lüftung lässt sich optimal mit den lüftbaren Lichtkuppeln, Lichtbändern oder Glasdächern von LAMILUX in beinahe jeder Art von Gebäude umsetzen.
 

Wärmeschutz

Eine weitere nutzungsrelevante Eigenschaft von Tageslichtsystemen in Hinblick auf Umwelteinflüsse ist der Wärmeschutz. Doch was genau ist das eigentlich? Zwischen sommerlichem und winterlichem Wärmeschutz besteht ein Unterschied. Denn im Sommer soll die Wärme draußen gehalten werden, wohingegen im Winter die Wärmestrahlung der Sonne hereingelassen werden soll. Neben der Möglichkeit der Verwendung von speziellem Sonnenschutzglas können auch innen – sowie außenliegende Verschattungen in Frage kommen. Ein Beitrag über Wärmeschutz stellt das Kriterium genauer dar.
 

Wärmeschutz im Gebäude | insights by LAMILUX
Wärmeschutz im Gebäude
Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) | insights by LAMILUX
Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert)

Luftdichtheit

Die beste Wärmedämmung der Außenwände nützt nichts, wenn die Oberlichter, andere Bauteile und deren Anschlüsse extrem luftdurchlässig sind. Eine hohe Luftdurchlässigkeit hat zur Folge, dass im Winter die warme Luft nach draußen entweicht und noch ungünstiger: die Kalte hineinkommt. 
Deshalb gibt es für einzelne Bauelemente wie Fenster spezielle Prüfnormen zur Bestimmung und Klassifizierung ihrer Luftdichtheit. Die EN 12207 beschreibt ein Testverfahren, bei dem in verschiedenen Über- und Unterdruckstufen die Luftmengen bezogen auf Fläche und Umfang des Produktes bestimmt werden. Die Produkte werden danach in die Klassen 1 bis 4 eingeteilt, wobei Klasse 4 für die höchste Luftdichtheit steht. Da die Norm nicht für Flachdach Fenster gilt und LAMILUX dennoch Luftdichtheit erreichen möchte, prüft LAMILUX die Flachdach Fenster in Anlehnung an die Fensternorm. Für Glasdächer gilt das Gleiche: Diese werden in Anlehnung an die Fassadennorm geprüft.  
 

Wasser- und Schlagregendichtheit 

Ein Fenster besitzt auch noch ein weiteres nutzungsrelevantes Kriterium: die Wasser- und Schlagregendichtheit. Schlagregen heißt, dass durch starken Wind große Mengen an Regen an vertikale und somit eigentlich regengeschützte Flächen gelangt.
Tests, die diese Anforderung bestätigen, sind in der EN 12208 beschrieben. Diese Norm klassifiziert die Fenster und Fassaden nach ihrer Beständigkeit gegenüber Druck, dem Verfahren und der Prüfdauer.

Starkregen auf Dach | insights by LAMILUX

Es werden neben einer allseitigen Beregnung unter verschiedenen Winkeln auch die Druckdifferenz Innen/Außen geprüft, um dadurch den Windeinfluss zu simulieren. Um mögliche Szenarien mit Sturm und Starkregen möglichst realitätsnah zu simulieren, wird auf schwachen Dichtungen oder auf unter Windlast verformten Profilen stehendes Wasser eingesaugt.

Um die Schlagregendichtheit zu prüfen, gibt es zwei verschiedene Verfahren. Verfahren A gilt für Fenster und Türen, die keinen baulichen Schutz haben. Wohingegen Verfahren B für Fenster und Türen gilt, welche beispielsweise durch Vordächer oder Balkone geschützt, und so teilweise vor Umwelteinflüssen geschont werden.
 

Ähnlich wie bei der Luftdichtheit gibt es auch hier Klassen. Die Norm unterteilt die Regendichtheit in verschiedene Klassen, wobei bei Klasse 1A die Produkte für 15 Minuten bei 0 Pa ausgesetzt sind. Während bei Klasse 9A ein Sturm der Windstärke 11 nachgestellt wird und das Bauteil für 55 Minuten einem Prüfdruck von 150 Pa ausgesetzt ist.

Abgedecktes Dach durch Sturm | insights by LAMILUX

Windlast

 

Auch Wind beansprucht jedes Gebäude in seinen Bestandteilen. Neben der geographischen Lage, der Gebäudeform und -höhe spielen auch weitere Einflüsse wie die Art und Entfernung der umliegenden Gebäude eine große Rolle.

Auch Tageslichtsysteme und deren Befestigungen müssen also ausreichend widerstandsfähig gegen Windlasten sein. Dies ist in der DIN EN 1991-1-4 festgeschrieben. 
 

Hagelschutz 

Einige Regionen sind be­sonders von extremem Hagel be­troffen. Dieses Extrem­wetter­ereignis sorgt regional immer wieder für große Schäden, vor allem an Dach­flächen oder Ober­lichtern mit Kunst­stoff Ver­glasung wie Licht­kuppeln und Licht­bänder. Auch wenn eine derartige Be­schädigung zunächst ganz klar wie ein Ver­sicherungs­fall wirkt, wird ihre Ver­meidung genauer be­trachtet zu einem Qualitäts­kriterium für Ober­lichter.

Ein Beitrag zum Hagelschutz fasst die interessantesten Fakten noch einmal genauer zusammen. 

Fazit

Die Konstruktion von Tageslichtsystemen berücksichtigt also Umwelteinflüsse wie Schnee, Regen oder Hitze. Hier sollten vielerlei Gesichtspunkte wie der Wärmeschutz, die Wasser- und Schlagregendichtheit und den Hagelschutz beherzigt werden. Es kann also gesagt werden, dass je nach Anwendungsfall, Region und spezieller klimatischer Bedingungen immer noch zusätzliche Kriterien oder bessere Werte nötig sind: Eine Lichtkuppel, welche beispielsweise in Singapur verbaut wird, braucht nicht die gleiche Schneelast zertifiziert, wie eine Lichtkuppel in Oslo. Andersherum gilt das Gleiche für den Hitzeschutz. 
Doch in puncto Luftdichtheit braucht man bei beiden Fällen einen sehr guten Wert: In Singapur um die durch Klimaanlagen gekühlte Luft nicht ungehindert nach draußen zu lassen. Und im kalten Oslo um die warme Luft der Heizung nicht zu verlieren. So obliegt es dem Architekten und Planer immer eine genaue Betrachtung der Umstände und Umwelteinflüsse vorzunehmen, um die passenden Tageslichtsysteme auszuwählen. Auch Hersteller wie LAMILUX legen einen großen Wert auf die Beständigkeit und die Funktionsfähigkeit ihrer Produkte, sodass diese bereits in den Standardvarianten hervorragende Werte aufzeigen. 
 

Neben diesen Eigenschaften müssen Oberlichter allerdings noch viele andere Kriterien erfüllen. Neben dem Brandschutz, dem Bedienkomfort oder weiteren Hygienekriterien, muss auch das Design und die Optik betrachtet werden. Auch eine eventuelle Automatisierung im Hinblick auf Smart Home muss in Erwägung gezogen werden.  Ein weiterer Beitrag über diese nutzungsrelevanten Eigenschaften ist hier verlinkt.