Tageslichtlenkung

Lightshelves, Tageslichtlenkjalousien und lichtreflektierende Decken

Unter dem Begriff Tageslichtlenkung werden Techniken zusammengefasst, die Tageslicht gezielt in den tieferen Innenraum lenken. Alle seitlichen Fensterflächen haben für einen Raum zur Folge, dass die Beleuchtungsstärke im unmittelbaren Fensterbereich bei 2.000 bis 5.000 lx liegt, je nach Fensteranordnung jedoch zur Raummitte stark abfällt. Tageslichtlenksysteme bieten die Möglichkeit, tiefer liegende Gebäudebereiche natürlich zu belichten, indem sie die Beleuchtungsstärke in der Raumtiefe erhöhen und damit für eine gleichmäßigere Ausleuchtung sorgen. Dadurch lässt sich der Energieverbrauch für die künstliche Beleuchtung deutlich senken.

Gallerie

Systeme zur Tageslichtlenkung folgen einem einfachen Prinzip: Das in einem bestimmten Winkel auftreffende Sonnenlicht wird durch das Lenksystem, das meist im Oberlichtbereich des Fensters angebracht ist, entweder in den Raum gestreut oder gezielt an eine möglichst gut reflektierende Decke gelenkt und von dort aus in die Raumtiefe transportiert. So können Arbeitsplätze ohne beleuchtungstechnische Komforteinbußen auch in fensterferneren Zonen platziert werden. Ein Raum ohne Tageslichtlenksysteme sollte nicht mehr als 4 bis 5 m Raumtiefe aufweisen, Arbeitsplätze nur in Fensternähe angeordnet sein.

Die einzelnen Lichtlenksysteme unterscheiden sich hinsichtlich:

  • den physikalischen Prinzipien der Lichtumlenkung (Reflexion, Beugung)
  • der Art der Lichtumlenkung (direkt oder indirekt)
  • der Anordnung des Lichtlenksystems (Dach oder Fassade)
  • der Einbauposition (außen, innen, im Zwischenraum des Isolierglases)
  • der Materialien (metallische Folien, Aluminium)
  • der Oberflächen (glatt, strukturiert, mikroperforiert)
Einige Systeme sind besonders für die Nordlicht- bzw. Diffuslichtumlenkung geeignet, wie z.B. Lightshelves (Lichtschwerter), andere wurden vorrangig für die Sonnenlichtlenkung konzipiert, wie z.B. Lichtlenkjalousien.

Lightshelves

Als Lichtschwert oder Lightshelf bezeichnet man eine waagerecht oder schräg vor die Fassade, im Kämpferbereich des Fensters montierte, breite Lamelle, die aus hoch reflektierenden Materialien besteht. Ein Lightshelf wird unterhalb des seitlichen Oberlichtes im 90- oder 60-Grad-Winkel außen an der Fassade befestigt, so dass Licht aus dem Zenit auftreffen und an die Decke des Innenraumes reflektiert werden kann.

Da aus dem Zenit dreimal soviel Licht auf einer Fläche auftrifft als bei Seitenlicht, kann das Tageslicht mittels eines Lichtschwertes in den Raum gelenkt und damit sowohl die Beleuchtungsstärke in Raumtiefe als auch die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung im Raum entsprechend verbessert werden. Durch ihre mangelnde Transparenz senken Lightshelves allerdings das Tageslichtniveau in unmittelbarer Fensternähe, schützen dort aber auch vor hoch stehender Sommersonne.

Lichtschwerter eignen sich sowohl für die Lenkung des direkten Sonnenlichtes als auch für diffusen Lichteinfall. Selbst auf der Nordfassade erzielen sie eine effektivere Ausleuchtung der Räume. Eine Dosierung des solaren Eintrags auf Süd-, West- und Ostfassaden ist jedoch nicht möglich, so dass es dort zu Überhitzung und Blendung kommen kann. Allenfalls durch eine Schwenkbarkeit des Systems könnte die Tageslichtbeleuchtung beeinflusst, allerdings durch die mäßige Variierbarkeit des Systems nicht optimiert werden.

Tageslichtlenkjalousien

Die Tageslichtlenkung mittels Jalousien im seitlichen Oberlicht eines Fensters ist ein einfaches System. Dabei muss die verbleibende Fensterfläche jedoch zusätzlich verschattet werden können, um hinreichenden Blendschutz am Arbeitplatz zu gewährleisten, es sei denn die Jalousie kann zweigeteilt - also im oberen und unteren Bereich getrennt - bedient werden, wie dies bei modernen Systemen der Fall ist. Im Gegensatz zu üblichen Jalousien für den Sonnenschutz, werden Lichtlenkjalousien mit der konkaven Seite nach oben innenseitig vor das Oberlicht des Fensters oder zwischen die Isolierglasscheiben eingebaut. Ihre Oberfläche besitzt zudem einen besonders hohen Reflexionsgrad, damit das Tageslicht effektiv in die Raumtiefe transportiert werden kann. Verstärkt wird dieses System durch eine speziell dafür ausgebildete reflektierende Decke.

Bei einem zweigeteilten System ist der Anstellwinkel der Lamellen je nach Höhenlage der Jalousie variierbar, das heißt, beide Behangteile lassen sich unabhängig voneinander steuern. Während der obere Teil die Lichtlenkfunktion bereit stellt und durch seine konkav gekrümmte Oberseite bewirkt, dass Licht an die Raumdecke gelenkt von dort in den Raum reflektiert wird, dient der untere Teil der Jalousie mit seiner konvexen Form dem Blend- und Sonnenschutz und ermöglicht ein blendfreies Arbeiten ohne Verdunkelungseffekt. Durch eine Teilperforation der Lamelle im Sichtbereich können Tageslichteinfall und Ausblick nach draußen weiter verbessert werden.

Die Weiterentwicklung der Systeme hat gezeigt, dass eine Verbesserung der Reflexion durch eine in das Aluminium eingewalzte Mikrostruktur erreicht werden konnte. Eine weitere Entwicklung ergab eine Jalousie, deren Lamellen aus einem vorderen und einem hinteren Teilstück besteht, die sich unabhängig voneinander drehen und bedienen lassen. Durch die unterschiedlich einstellbaren Teile konnten mit dem vorderen Teil Lichtausblendungen und mit dem hinteren Teil Lichtdurchlässe erzielt werden. Mit einem weiteren neuen Jalousienprofil, das mit einer speziellen Mehrfachfaltung ausgestattet ist, wurde erreicht, dass selbst bei einer geöffneten Lamellenstellung, die eine weitgehend ungehinderte Aussicht zulässt, ein hoher Grad an Reflexion des Sonnenlichtes möglich ist.

Formen von Tageslichtlenkjalousien

Noch vor einigen Jahren bestanden die ersten eingesetzten Tageslichtlenkjalousien aus einfachen, schmalen Lamellen, die sich meist im oberen und unteren Bereich getrennt bedienen ließen. Der obere Behangteil war konkav eingebaut und diente der Lichtlenkung an die Raumdecke, der untere Teil mit den konvex gedrehten Lamellen dem Sonnen- oder Blendschutz. Bei diesen Systemen blieb in den meisten Fällen ein Zielkonflikt erhalten: Zwar konnte der Raum weiterhin über das Lenksystem tagesbelichtet werden, doch war mit dem Schließen des Sonnenschutzes der Blick ins Freie kaum oder gar nicht mehr möglich. Selbst wenn die Oberfläche der Jalousie verspiegelt wurde, um Lenkfunktion und Tageslichteinfall zu verbessern, so blieb dieses Problem doch weitgehend erhalten.

Mittlerweile wurde genauer über die Optimierung des Tageslichteinfalls bei gleichbleibender Blickbeziehung nach außen nachgedacht. Dies zeigt sich an den vielfältigen Formen und Ausführungen der Lenkjalousien, die heute erhältlich sind. Zunächst wurden Lamellen im Sichtbereich perforiert, um eine Sicht nach außen zu ermöglichen. Es folgten gezielte Faltungen jeder einzelnen Lamelle: Ein vorderes Teilstück reflektiert die einfallende Sonneneinstrahlung unmittelbar zurück, ohne dass die Jalousie hierfür gedreht werden muss. Weitere Lamellenteilstücke mit entsprechend anders geformten Faltungen übernehmen die Aufgabe der Lichtlenkung an die Raumdecke. Beide Funktionen lassen sich durch die flache Lamellenkontur trotz einer horizontalen Position der Jalousie erfüllen, so dass ein Ausblick ins Freie ermöglicht wird, ohne auf den Sonnenschutz verzichten zu müssen.

Das Jalousiesystem kann durch eine unterhalb des Oberlichtes quer angeordnete Langfeldleuchte ergänzt werden. Das Kunstlicht wird dabei, wie das Tageslicht auch, an die reflektierende Decke gelenkt und auf diese Weise in den tieferen Innenraum geführt. Um diesen Vorgang zu optimieren, wurde für den oberen Fensterbereich eine weitere Jalousieform entwickelt, die durch ein innenseitig nach unten abgekantetes, verspiegeltes Teilstück die Reflexion der Kunstlichtleuchte zusätzlich verbessert. Die Innovation besteht darin, auch das Kunstlicht am Tageslichtsystem umzulenken, so dass es blendfrei den Raum und gezielt die Arbeitsfläche belichtet.

Lichtreflektierende Decken

Tageslichtlenkjalousien sind deutlich wirkungsvoller, wenn sie durch eine hoch reflektierende Decke unterstützt werden. Als Ergänzung zu den Jalousien werden sie meist vom Hersteller gleich mit angeboten. Reflektierende Decken haben die Aufgabe, das durch das Tageslichtsystem transportierte Licht gezielt und blendfrei auf die Arbeitsflächen in Raumtiefe zu lenken. Im Vergleich zu einfachen, weiß gestrichenen Decken besitzen diese - speziell für die Lichtreflexion konzipierten - Bauteile einen höheren Reflexionsgrad. Die Reflexionseigenschaften können dabei sowohl durch eine besondere Struktur der Oberfläche als auch durch einen reflektierenden Anstrich erhöht werden.

Lichtreflektierende Decken, die als gesondertes Element in die Deckenkonstruktion integriert werden, weisen meist eine spezielle Mikroprismenstruktur auf, die mit bloßem Auge kaum erkennbar ist. Sie soll für eine weitere Verbesserung des Lichttransports sorgen und eine äußerst energiesparende Beleuchtung der Arbeitsebene ermöglichen. Die Mikroprismenstruktur ist so angelegt, dass die Lichtausbreitung am Arbeitplatz optimiert wird. Die Decke kann ebenso aus einer Fläche von leicht gewölbten, fassadenparallel angeordneten Lamellen bestehen, die fensternah eingebaut werden. Durch die konkave Form der Lamellen wird das Tageslicht kegelförmig auf die Arbeitsfläche umgelenkt. Die spezielle Lamellendecke weist durch ihre mikrostrukturierte Oberfläche darüber hinaus gute akustische Eigenschaften auf.

Eine weitere Möglichkeit für lichtreflektierende Decken stellen fensternah angebrachte Aluminiumelemente dar, durch die ein Teil des Tageslichtes gezielt in Raumtiefe gelenkt wird. Die besonders hohe Reflexionsfähigkeit des metallischen Materials sorgt dafür, dass die Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsfläche weiter angehoben werden kann. Die restliche Deckenfläche des Raumes erhält einen weißen Anstrich.
Quelle: D. Haas-Arndt, F. Ranft; „Tageslichttechnik in Gebäuden“, Hüthig Jehle Rehm, Heidelberg
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