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  • Tageslicht verbessert Raumklima

Tageslicht in Innenräumen planen

Aus der Reihe "Gesundes Raumklima"

Redaktion SchwörerHaus
Kategorie: Allgemein
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Der Mensch ist ein Lebewesen, das sich für ein Leben im Freien entwickelt hat. Wenn man in der Evolution zurückblickt, hat der Mensch in seiner Entwicklungsgeschichte über 99 % der Zeit ausschließlich Tageslicht als Lichtquelle genutzt. Das Tageslicht hat sich damit zu einem zentralen Aspekt des Lebens entwickelt: nicht nur das sichtbare, sondern auch das unsichtbare Spektrum des Tageslichts hat wesentliche Auswirkungen auf unseren Körper.

Vorher-Nachher-Beispiele:

Weil wir uns heute überwiegend in Gebäuden aufhalten, ist ein optimales Raumklima mit ausreichender Tageslichtvorsorgung von Innenräumen wichtig. Kennwerte, wie der Tageslichtquotient, geben Aufschluss über die Tageslichtverfügbarkeit in Räumen – und helfen bei der Entscheidungsfindung für eine optimale Belichtungslösung.

Die Menschen in Europa halten sich heutzutage durchschnittlich zu 90 Prozent des Tages, also mehr als 21,5 Stunden pro Tag, in Innenräumen auf. Um insbesondere in der Winterzeit das circadiane System aufrechtzuerhalten und am Tag leistungsfähig zu bleiben, müssen wir daher sicherstellen, dass wir die notwendigen Lichtmengen auch in Innenräumen wie Schulen, Büros und Wohnungen etc. zur Verfügung stellen. Viel Tageslicht ist neben ausreichend frischer Luft, geprüften Bau- und Ausbaumaterialien, gutem Schallschutz und dem natürlichen Baustoff Holz wichtig für ein gesundes Raumklima.

Mehr Tageslicht durch Dachflächenfenster

Dachfenster bringen nicht nur mehr Tageslicht, sondern bieten dadurch mehr Stauraumflächen an den Wänden. Vorher-Nachher-Effekte sehen Sie im Film „Velux Dachfenster im Tiny House“. Eine ausreichende Tageslichtversorgung verbessert nachweislich das Raumklima.

Tageslichtbedingungen beeinflussen die Leistungsfähigkeit

Der sichtbare Teil des Tageslichts ist zwischen der ultravioletten und der Infrarot­Strahlung sehr gleichmäßig verteilt, eine Qualität, die auch durch heutige Kunstlichtquellen nicht hergestellt werden kann. Die sogenannte Spektralverteilung des Lichts hat eine direkte Auswirkung auf die Farbwahrnehmung von Oberflächen und Gegenständen, insbesondere bunte Farben können unter Tageslicht besser und exakter beurteilt werden. Erst zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurden auch non visuelle (nicht sichtbare, biologische) Effekte des Tageslichts nachgewiesen, die für den biologischen Rhythmus des Menschen wichtig sind. Diverse Studien belegen einen signifikanten Zusammenhang von guten Tageslichtbedingungen und der Leistungsfähigkeit in Schulen oder an Arbeitsplätzen. (L. Heschong, 2002, Edwards u. Torcellini, 2002).

Der sogenannte circadiane Rhythmus (von lat. circa »ringsum« und dies »Tag«) hilft dem Menschen, dem äußeren Einfluss des Tag­/Nacht-­Wechsels zu folgen und somit im Einklang mit den Tageszeiten zu leben. Er steuert mehrere Körperfunktionen beim Menschen, wie Blutdruck, Herzfrequenz und den Schlaf­-Wach­Rhythmus. Das Licht gilt dabei als wichtigster Aspekt, um diesen Rhythmus aufrechtzuerhalten beziehungsweise wieder ins Gleichgewicht zu bringen.
Dazu wird das Licht über besondere, nicht dem Sehen dienende Ganglienzellen auf der Netzhaut aufgenommen und weitergeleitet. In der Zirbeldrüse im Gehirn werden zwei gegenläufige Hormonspiegel gesteuert, das Melatonin (Schlafhormon) und das Cortisol (Stresshormon). Die Melatoninproduktion wird tagsüber durch Licht unterdrückt, sodass wir uns frischer fühlen und uns besser konzentrieren können. Die Zellen zur Aufnahme dieser biologisch wirksamen Lichtmenge sind über die gesamte Netzhaut verteilt, aber besonders sensibel im unteren Bereich. Aus diesem Grund ist die Richtung des Lichts von oben und eine großflächige Lichtquelle – wie die Situation unter freiem Himmel – prädestiniert, möglichst viele Ganglienzellen gleichzeitig zu stimulieren. Zusätzlich wichtig ist eine Ähnlichkeit in Farbe und Intensität des Tageslichts: morgens benötigt der Mensch hohe Beleuchtungsstärken und einen hohen Blauanteil zur Aktivierung, gegen Abend sorgt das typische abendliche Licht mit höherem Rotanteil dafür, dass das Melatonin ausgeschüttet wird und wir müde werden. Eine biologische Wirksamkeit wird also durch die Richtung (von oben), die Flächigkeit, die Intensität (> 1.000 lux) und Farbe erreicht. All diese Faktoren stellen das Tageslicht kostenlos zur Verfügung.

Tageslichtferne Lichtfarben in gleichbleibender Intensität (wie zum Beispiel in Laboren oder Produktionshallen) sind nicht geeignet, uns die notwendige »Licht­Dosis« zu verschaffen. Wir ermüden daher in solchen Räumen schneller und verlieren das Zeitgefühl.

Tageslichtquotient für optimales Raumklima

Um die Tageslichtversorgung in Innenräumen zu bewerten, hat sich der sogenannte Tageslichtquotient etabliert. Dieser beschreibt, wie viel von dem Tageslicht im Außenbereich einen Punkt im Rauminneren erreicht. Für die Berechnung des Quotienten wird angenommen, dass der Himmel vollständig bedeckt ist und dass das Tageslicht die Erdoberfläche nicht direkt, sondern durch die Wolkendecke reflektiert und gestreut, also aus allen Richtungen gleichmäßig, erreicht. So ein Himmel kommt in der Natur nicht vor, entspricht aber am ehesten einer »Schlecht­-Wetter-­Situation« und vereinfacht die Berechnung erheblich. Unter diesen äußeren Bedingungen misst man mit einem Messgerät die Beleuchtungsstärken E (in lux) außen und im Innenraum. Der Tageslichtquotient kann für beliebige Punkte im Raum bestimmt werden. Er ist dann für jeden Punkt konstant. Ändert sich also die Beleuchtungsstärke außen, zum Beispiel aufgrund der Tages­ oder Jahreszeit, so ändert sich der Wert im Inneren gleichermaßen. Typischerweise ist der Tageslichtquotient in direkter Nähe des Fensters am höchsten, die hinteren Raumecken hingegen haben die niedrigsten Werte. Mittels Simulations­-Software lässt sich auch der durchschnittliche Tageslichtquotient über die gesamte Raumfläche bestimmen.

Tageslichtversorgung richtig planen

Bereits in der Planungsphase eines Gebäudes sollten die Anforderungen an die Tageslichtversorgung formuliert werden, um diese mit entsprechenden Fensteröffnungen bereits zu Beginn umsetzen zu können. Die vorhandenen Außenbeleuchtungsstärken variieren jedoch (bei gleicher Tages­ und Jahreszeit) an unterschiedlichen Orten deutlich, sodass man für eine Analyse der Situation auf ortsspezifische Wetterdatensätze (z.B. vom Deutschen Wetterdienst) angewiesen ist.

Bei der sinnvollen Auslegung der Tageslichtversorgung auf den ungünstigen Winterzeitraum muss gleichzeitig auch das deutlich höhere Tageslichtangebot im Sommer in der Planung berücksichtigt werden. Damit erhalten effektive und komfortabel zu nutzende Sonnen­ und Blendschutzsysteme eine größere Bedeutung.

Ein effektiver Sonnenschutz ist optimalerweise außen vor den Fenstern angeordnet oder gegebenenfalls als steuerbare, elektrochrome Beschichtung in die Verglasung integriert, um die Lichtenergie bereits außerhalb des Gebäudes zu reduzieren.
Eine komfortable automatische Steuerung des Sonnenschutzes ist zum Beispiel über Sensoren oder uhrzeitabhängige Programmierung möglich. Dies stellt sicher, dass der Sonnenschutz auch dann schließt, wenn der Nutzer sich nicht zu Hause aufhält, und so eine Überhitzung der Räume verhindert wird.

Wichtige Aspekte für eine gute Tageslichtversorgung in Innenräumen:

  • Sorgfältige Fensterplanung:
    Nach Möglichkeit sollten in Daueraufenthaltsräumen ausreichend große Fenster vorgesehen werden, um ein optimales Raumklima zu schaffen. Die Minimalforderung der Landesbauordnungen zu Fensterflächen (je nach Bundesland 10 – 12,5 Prozent der Grundfläche) reicht nicht aus.
  • Fenster in mehreren Wänden eines Raumes sind besser als eine einseitige Belichtung.
    Je höher die Oberkante eines Fensters ist, desto mehr Tageslicht kommt in den Raum, insbesondere in die hinteren, vom Fenster entfernten Bereiche. Es gilt die Faustregel, dass ein um 10 Zentimeter nach oben vergrößertem Fenster denselben Effekt hat wie die Vergrößerung um 90 Zentimeter nach unten.
    Dachfenster haben durch die günstige Neigung in Richtung des Himmels circa die doppelte Lichtausbeute wie senkrechte Fenster der gleichen Größe. Gauben bieten den Vorteil des zusätzlichen Raumgewinns bei geneigten Dachflächen, es wird jedoch viel Licht in den seitlichen Wangen geschluckt, welches dem Raum dann nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Möglichst wenig Verbauung vor den Fenstern:
    Lichtschluckende Elemente außerhalb des Gebäudes sollten vermieden werden. Dazu gehören Nachbargebäude und Vegetation. Bäume und Sträucher, die ihr Laub im Winter verlieren, sind aus Tageslicht­Sicht zu bevorzugen, da diese im Sommer eine gewünschte Verschattung gewährleisten, während sie den Einfall der Wintersonne weniger behindern.
  • Möglichst helle Oberflächen im Raum:
    Das Tageslicht wird nach Eintritt durch das Fenster durch Böden, Wände und Decken mehrfach reflektiert. Diese Reflexionen sind abhängig von Farbe und Struktur der Oberflächen. Während dunkle Oberflächen nur ca. 30 Prozent des Lichtes reflektieren, ist der Anteil bei hellen Oberflächen mit ca.
    70 Prozent deutlich höher, sodass das Licht im Raum weitergeleitet wird. Je rauer eine Oberfläche ist, desto ungerichteter erfolgen die Reflexionen, was zu einer geringeren, aber weicheren Lichtverteilung im Raum führt.

Fazit – Raumklima verbessern mit ausreichender Tageslichtversorgung:

  • Tageslicht steuert unseren Bio-Rhythmus
  • Nur natürliches Tageslicht sichert Gesundheit und Leistungsfähigkeit
  • Mit dem Tageslichtquotienten lässt sich die nötige Lichtmenge berechnen und planen
  • Gültige Normen geben viel zu geringe Werte vor
  • Natürliches Tageslicht hebt unsere Stimmung und beeinflusst unter anderem unseren Hormonhaushalt.
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