Text: Kay Rosansky
Von den verschiedenen Formen der Oberlichter sind Lichtkuppeln am weitesten verbreitet. Sie können opak oder klar sein, also Blickbeziehungen zulassen oder lediglich der Beleuchtung dienen, und gegebenenfalls zusätzlich noch in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen integriert werden. Lichtkuppeln liegen mehr oder weniger weit oberhalb der Dichtungsebene des Daches und sind deshalb weithin sichtbar. Unterhalb der lichtdurchlässigen Fläche befindet sich der Aufsatzkranz, der die Kuppel aus der wasserführenden Ebene heraushebt und der Abdichtung dient. Der die Dachkonstruktion durchdringende Bereich bildet einen Lichtschacht, dessen Höhe für den Lichteintrag ins Gebäude entscheidend ist. Dieser Aspekt gewinnt vor allem deshalb an Bedeutung, weil die Dachaufbauten allein aufgrund hoher Anforderungen an den Wärmeschutz immer dicker werden. Mit kleinen Oberlichtern lassen sich daher kaum wünschenswerte Ergebnisse erreichen, wie anhand des in der Tabelle erzielbaren Lichteinfalls ersichtlich ist.
Umsichtig dimensionieren
Die DIN 5034 „Tageslicht in Innenräumen“ sowie die einschlägigen Arbeitsstättenrichtlinien und Verordnungen legen fest, wie viel Licht zur Erfüllung unterschiedlich anspruchsvoller Sehaufgaben zur Verfügung stehen muss. Ein wesentlicher Bemessungsfaktor ist der Tageslichtquotient. Dieser beschreibt das Verhältnis von Beleuchtungsstärke (in Lux) innen zur Beleuchtungsstärke außen in Prozent. Arbeitsräume müssen am Arbeitsplatz einen mittleren Tageslichtquotienten von zwei Prozent aufweisen, bei Verwendung von Oberlichtern werden vier Prozent gefordert. Das entspricht an einem bewölkten Februartag um die Mittagszeit (außen 10.000 Lux) bereits 400 Lux im Raummittel. Außerdem sind bei der Dimensionierung von Lichtkuppeln sogenannte Schwächungsfaktoren zu berücksichtigen. Damit sollen alle die Lichtausbeute negativ beeinflussenden Kriterien bereits während der Planungsphase bedacht werden. Im Ergebnis ist dabei meist mit einer deutlich geringeren Lichtausbeute zu rechnen, als ursprünglich erwartet.
Die Schwächungsfaktoren tragen die Formelzeichen k1 bis k4. Der Wert k1 berücksichtigt Verluste durch Sprossen und konstruktive Elemente, die den freien Einfall des Lichtes behindern. Der Wert k2 trägt der Verschmutzung der transparenten Flächen Rechnung. Der Wert k3 kompensiert Verluste durch nicht senkrecht einfallendes Licht. Besonders interessant, weil in seiner Wirkung durchschlagend, ist der Wert k4, der den Schachtindex (Formelzeichen: w) in sich birgt. Dieser Wert ist variabel, weil w von der Dimension der Kuppel und der Länge des Schachtes abhängt. Aus der Tabelle ist abzulesen, dass einer nur 60 mal 60 Zentimeter großen Lichtkuppel mit einem Schacht von zwei Metern Länge der Wert k4 = 0,03 zugeordnet ist. Das heißt, unabhängig von den anderen Schwächungsfaktoren ist die Lichtausbeute allein aufgrund dieses Wertes rechnerisch auf drei Prozent zu reduzieren. Dieses Beispiel verdeutlicht, dass sich Tageslicht über Lichtkuppeln nur einige Dezimeter weit ins Gebäude transportieren lässt. Eine ausreichende Versorgung ist demnach nur über große lichtdurchlässige Flächen (eine Beispielrechnung befindet sich am Ende des Textes) zu erreichen, was mit hohen Kosten verbunden ist.
Alternativen abwägen
Lichtröhren, wie die Solatube von Interferenz, verfolgen lichttechnisch einen völlig anderen Ansatz. Das Tageslicht wird hier nicht über eine möglichst große Fläche gesammelt, sondern über eine im Verhältnis zu ihrer Leistungsfähigkeit recht kleine, mit einer Prismenstruktur versehene Kuppel. Bei kleinen Wohnhäusern genügen oft schon Durchmesser von 25 bis 35 Zentimetern, bei Industriebauten 53 Zentimeter. Einen Durchblick nach außen erlaubt dieses System nicht; auch tritt das Licht nicht durch einen Schacht aus. Es wird vielmehr durch eine hochreflektierende Röhre geleitet, und zwar direkt dorthin, wo es benötigt wird. Die Verluste durch Reflexionen werden durch die Verwendung eines aus mehreren Hundert Schichten bestehenden Multilayerfilms derart minimiert, dass der Lichttransport auch über viele Meter funktioniert. Vielfach wurden bereits Systemlängen von über 20 Metern realisiert. Am unteren Ende der Röhre tritt das Licht schlagschattenfrei über Diffuser an der Decke aus. UV- und IR-Strahlung werden dabei nicht mitübertragen, was vor allem beim sommerlichen Wärmeschutz von Vorteil ist. Auch Wärmeverluste im Winter können aufgrund des in sich geschlossenen Systems vernachlässigt werden.
Berechnungsbeispiel
Für eine Produktionshalle mit einer Nutzfläche von 1.200 m² gilt der Tageslichtquotient 4 (%). Für senkrechte Lichtschächte kommt für k1 x k2 x k3 als Durchschnittsfaktor 0,6 in Ansatz, der Transmissionsgrad wird mit 0,67 angenommen und als k4-Wert gilt 0,53. Es ergibt sich für die Halle eine mindestens notwendige lichtdurchlässige Dachfläche von 208 m².
Kay Rosansky ist Innenarchitekt und Baufachjournalist in Verl.
