Ein Sonnenumlauf – die Zeit vom Sonnenaufgang am Morgen im Osten bis zum Untergang am Abend im Westen – dauert in der Natur einen Tag. In einem Lichtlabor geht das viel schneller: Gerade zwei Minuten vergehen von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Sonnenumläufe zu allen Jahreszeiten und überall auf der Erde lassen sich darstellen. Künstliches Licht simuliert dabei das natürliche Tageslichtverhalten. So bringen die Simulationen wichtige Erkenntnisse, auf die Bauplaner und Architekten zurückgreifen können.
Beleuchtungsstärken und damit die Belichtung durch Tageslicht in Innenräumen hängen von natürlichen Gegebenheiten wie geografische Lage des Ortes, Jahres- und Tageszeit sowie Himmelszustand ab. Auch bauliche Faktoren wie Ausrichtung und Beschaffenheit der Tageslichtöffnungen und die Abstände zur Nachbarbebauung beeinflussen die Versorgung mit natürlichem Licht.
Rechenwerte visualisieren
In einem Lichtlabor können diese Parameter variabel abgeändert werden, so dass das Tageslichtverhalten anhand eines Modells genau überprüft werden kann. „Das, was man auch anhand von Tabellen berechnen kann, wird im Lichtlabor visualisiert“, erklärt Professor Dipl.-Des. Harald W. Gräßer von der Fachhochschule für Architektur und Innenarchitektur Lippe und Höxter. „Lichteinfall und Schatten im Gebäude werden sichtbar gemacht.“
Ein künstlicher Himmel und eine künstliche Sonne simulieren die natürlichen Sonnenumläufe. Dabei wirken transparente Folien als Lichtdiffusor. Dahinter befinden sich Leuchtstofflampen, die in Helligkeit und Farbtemperatur variiert werden können. „So ist es uns möglich, auch das bläuliche Licht des Himmels darzustellen“, sagt Professor Gräßer.
Durch eine Dimmung der Lampen von hundert bis null Prozent ihrer Helligkeit kann das volle Lichtspektrum wiedergegeben werden. Ein wolkenloser Sommertag ist ebenso simulierbar wie ein trüber Wintertag. Geografische und jahreszeitlich bedingte Faktoren werden im Lichtlabor ebenfalls umgesetzt. Letztendlich kann also anhand eines Modells für jedes Gebäude an jedem Ort der Erde zu jeder Jahres- und Tageszeit bei allen Wetterbedingungen das Tageslichtverhalten überprüft werden.
Dieser Vorgang läuft wie folgt ab: Ein maßstabsgetreues Modell eines Gebäudes wird unter dem künstlichen Himmel positioniert. Danach wird ein Sonnenumlauf, der den Parametern des Gebäudestandorts entspricht, gestartet. Eine Kamera filmt diese Simulation – auch im Inneren des Modells.
„Wir können mit dem Sonnenumlauf im Zeitraffer die Bewegung des Lichts darstellen“, erklärt Professor Gräßer. „Beim Ablauf in der realen Zeit würde unser Auge ja nur die momentane Situation wahrnehmen.“
So lässt sich beispielsweise messen, ob eine ausreichende Versorgung mit Tageslicht in Arbeitsräumen gewährleistet ist, oder wie sich die Positionierung von Tageslichtöffnungen auf einen Arbeitsplatz auswirkt.
Software mit konkretem Anwendungsnutzen
270 solcher Filme, die im Lichtlabor der FH Lippe und Höxter aufgenommen wurden, hat der Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e.V. (FVLR) jetzt in einer neuen Software gebündelt. Denn die Erkenntnisse, die im Lichtlabor gewonnen werden, haben einen konkreten Nutzen für Bauplaner, Architekten und Bauherren. Bei der Planung von Gebäuden können diese Erkenntnisse herangezogen werden, um eine ausreichende Versorgung mit Tageslicht zu gewährleisten.
Die ist gerade am Arbeitsplatz besonders wichtig. Im Freien beträgt die Beleuchtungsstärke an einem wolkenlosen Sommertag rund 100 000 Lux, an einem trüben Wintertag sind es immerhin noch 3 000 Lux. Künstliche Lichtquellen in Gebäuden erreichen auf der Arbeitsebene nur 100 bis 500 Lux. Ausreichende Tageslichtbeleuchtung ist unabdingbar für gute Sehbedingungen und ermüdungsfreies Arbeiten.
Untersuchungen haben gezeigt, dass unzureichende Beleuchtung – etwa bei ausschließlicher Nutzung von künstlichem Licht – eine der Ursachen des Sick-Building-Syndroms (SBS) ist. Die Betroffenen fühlen sich schneller müde, leiden häufiger unter Kopfschmerzen und Konzentrationsschwächen. Zudem trägt das natürliche Licht zur Synchronisation des menschlichen Biorhythmus bei.
Die neue Software erleichtert es Planern, bereits in der Planungsphase eine ausreichende Tageslichtversorgung zu berücksichtigen. Unterstützung bieten Mitgliedsunternehmen des FVLR, die das neue Programm auf wissenschaftlicher Basis nutzen und Baupraktiker hinsichtlich der optimalen Beschaffenheit der Tageslichttechnik beraten.
„In einem theoretischen Teil informiert die Software über das Licht an sich und die Wirkung von Tageslicht“, erklärt Wolfgang Cornelius, Referent für Tageslicht beim FVLR. „Sie beantwortet Fragen wie: Wo ist der Einsatz von Tageslicht möglich? Wie viel kann ich sparen, wenn ich weniger künstliches Licht einsetzen muss?“
Planung auf ihre Effizienz überprüfen
Ihren besonderen Praxisnutzen für Planer von Gewerbe- und Verwaltungsgebäuden sowie Industriebauten bekommt die organisierte Medienshow durch die 270 Filme aus dem Lichtlabor. Das Innere eines Gebäudes wurde dabei unter Abänderung verschiedener Parameter gefilmt. Der Zeitraffer zeigt einen Schichtbetrieb von fünf bis 22 Uhr unter Berücksichtigung von Jahreszeit, Wetterbedingung und geografischer Lage. Zudem wurde das Gebäude mit verschiedenen Varianten von Tageslichtöffnungen, wie Lichtkuppeln, Lichtbändern oder Doppelklappen, aufgezeichnet.
Die Arbeit des Lichtlabors und die Möglichkeiten, die die Modelluntersuchungen unter künstlichem Himmel bieten, erleichtern die Planung von Gebäuden hinsichtlich der Versorgung mit natürlichem Tageslicht erheblich. Die Mitgliedsunternehmen des FVLR können mit dieser neuen Software geplante Dachoberlichter bereits in der Bauplanungsphase auf ihre Effektivität überprüfen oder optimieren. Ihre Anzahl und Einbaulage kann so auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt und ihre Wirkung schon in der Planung sichtbar gemacht werden.
Weitere Informationen
Software für Tageslichtplanung bba 566
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