Prismensysteme

Sonnenschutz und Tageslichtlenkung

Prismen werden immer häufiger in verschiedenen Ausführungen zur Tageslichtlenkung eingesetzt. Sie funktionieren nach dem Prinzip der Lichtbrechung; das heißt, der einfallende Sonnen- oder Tageslichtstrahl erfährt beim Auftreffen eine Richtungsänderung. Dadurch kann Sonnenlicht zurück reflektiert, aber diffuses Licht nahezu ungehindert hindurch gelassen werden. Das diffuse Licht wird gleichzeitig so umgelenkt, dass es über eine reflektierende Decke bis zu 8 m in die Raumtiefe transportiert wird. 

Prismenlamellen vor der Fassade
In ein Glasdach integrierte Prismen
Horizontale Prismenlamellen vor einer Fassade

Bei den meist aus hochtransparentem Acrylglas bestehenden Prismenplatten ist die nach außen liegende Seite glatt, während die Innenseite die Form rechtwinkliger Dreiecke bildet. Das Licht, das unter 90° auf die Hypothenuse des Dreiecks auftrifft, wird durch Totalreflexion an den Prismenflanken zurückgeworfen. Prismen sind sowohl in vertikale als auch in horizontale Flächen einsetzbar und eignen sich somit gleichermaßen zur Regulierung der Sonneneinstrahlung vor der Fassade als auch im Dachbereich, z. B. bei glasüberdeckten Atrien oder Glasdächern. 

Werden Prismensysteme in eine gläserne Dachfläche integriert, vermeiden sie Blendeffekte und eine Überhitzung des Raumes, so dass nur in Einzelfällen weitere Maßnahmen zur Klimatisierung getroffen werden müssen. Bei dachintegrierten Systemen liegen Prismen meist wartungsfrei im Scheibenzwischenraum, oder sie werden als bewegliche Lamellenkonstruktion oberhalb oder unterhalb der Glasfläche eingebaut. 

Um Prismen als optimierten transluziden Sonnenschutz einsetzen zu können, muss Sonnenlicht allerdings genau senkrecht auf die Prismenflanken auftreffen. Da die Sonne im Tages- und Jahresverlauf ihre Position jedoch dauernd verändert, führt der Prismeneinsatz nur dann zu einer optimalen Wirkung, wenn sie in Form von drehbaren Lamellen der Sonne durch elektronisch gesteuerte Antriebssysteme nachgeführt werden. Der Einsatz von Prismenlamellen ermöglicht nicht nur bedarfsgerechteren Sonnenschutz, sondern auch ein höheres Energieeinsparpotential. Da die Elemente im Winter parallel zum Sonneneinfall gedreht werden können, kann bei Bedarf auch eine passive Solarbeheizung der Räume erfolgen.

Prismenlamellen
Prismenlamellen werden als Sonnenschutz und zur Tageslichtumlenkung eingesetzt. Ihre Schutz- und Lenkwirkung beruht auf definierten Sperr- und Durchlassbereichen innerhalb der Prismen. Im Sperrbereich wird direktes Sonnenlicht unmittelbar nach außen zurückreflektiert, innerhalb des Durchlassbereiches gelangt ein Maximum an diffusem Tageslicht in den Innenraum. Die Sperrbereiche entstehen durch die jeweilige Struktur der Prismen: Die nach außen gerichtete Oberfläche ist glatt und die Innenseite weist die Form rechtwinkliger Dreiecke auf. Ein Sonnenstrahl, der im 90°-Winkel auf die Hypotenuse der Dreiecke auftrifft, wird vollständig reflektiert und gelangt gar nicht erst in den Innenraum. Im Durchlassbereich erfährt das Licht durch das Prisma eine optische Brechung und wird dadurch lenkbar. Insbesondere das auftreffende Zenitlicht kann an die Innenraumdecke und damit in die Raumtiefe gelenkt werden.

Prismensysteme eignen sich als Sonnenschutzeinrichtung insbesondere dann, wenn das einfallende Sonnenlicht senkrecht auf die seitlichen Prismenflanken auftreffen kann. Durch die ständige Änderung des Sonnenstandes im Tages- und Jahresverlauf sind Prismen deshalb in ihrer Sonnenschutzfunktion nur dann optimal wirksam, wenn sie der Sonne in Form von drehbaren Lamellen durch elektronisch gesteuerte Antriebssysteme einachsig nachgeführt werden. In optimaler Funktionsweise halten Prismenlamellen die sommerliche Wärmestrahlung der Sonne ab und lassen gleichzeitig ein Maximum an diffusem Tageslicht in den Innenraum. Der Tageslichteinfall wird durch die Transluzenz der Prismenlamellen auch in geschlossenem Zustand nicht nennenswert verringert, eine ungehinderte Durchsicht ist jedoch nur bei aufgestellten Lamellen möglich.

Das Lamellensystem besteht aus transluzenten Acrylplatten und wird auf der Außenseite einer Fassade befestigt. Es setzt sich aus den Prismenplatten selbst, einer beweglichen Tragkonstruktion, dem Antrieb und der Steuerung zusammen. Eine Prismenlamelle ist etwa 30 cm tief, 75 cm breit und 12 mm dick. Ihre Lichttransmission liegt in Sonnenschutzposition bei etwa 54 %, in horizontal geöffneter Stellung bei etwa 74 %. Prismenlamellen eignen sich gleichermaßen zur Regulierung der Sonneneinstrahlung vor einer Fassade als auch im Oberlicht- oder Glasdachbereich. Im Vergleich zu feststehenden Prismensystemen ist unter Umständen ein höheres Energieeinsparpotential zu erwarten, da die Lamellen im Winter geöffnet werden können und dadurch eine passive Solarbeheizung der Räume möglich wird.

Quelle: Haas-Arndt/Ranft, „Tageslichttechnik in Gebäuden", Verlag Hüthig, Jehle, Rehm, Heidelberg, 2006

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