Sonnenschutz für Architekten und Planer – Tageslicht richtig dosieren

Wenn wir die Möglichkeit haben, entscheiden wir uns praktisch immer für Tageslicht statt für Kunstlicht, denn Tageslicht ist in uns als Referenz abgespeichert, seit Beginn der Evolution. Dessen besondere Qualität besteht nicht in definierten Höchst- oder Mindestwerten, sondern vor allem in seiner Dynamik. Die ausreichende Versorgung mit gesundem Tageslicht am Arbeitsplatz ist auch aus betriebswirtschaftlicher Sicht sinnvoll. Doch Achtung, es kommt auf die Dosierung an; der Grat zwischen zu wenig und zu viel ist recht schmal und ohne tech-

nische Einrichtungen wie einen funktionierenden Sonnenschutz kaum sicher zu beschreiten.

Regeln und Normen

Der Gesetzgeber hat für den Wohnungsbau einige wenige, recht allgemeine Regeln aufgestellt, welche den gröbsten baulichen Unfug verhindern sollen. Hier seien die DIN 5034 Tageslicht in Innenräumen, Teil 4, sowie die jeweiligen Landesbauordnungen (LBO) genannt. Für gewerblich genutzte Gebäude sind die technischen Anforderungen deutlich präziser formuliert. Architekten und Planern empfiehlt sich die Lektüre der DIN 5035, Beleuchtung mit künstlichem Licht, der DIN EN 12464 Licht und Beleuchtung – Beleuchtung von Arbeitsstätten, der Technischen Regeln für Arbeitsstätten – Beleuchtung (ASR A 3.4), der DGUV Information 215-442 Beleuchtung im Büro (vormals BGI 856), der DGUV Information 215-444 Sonnenschutz im Büro (vormals BGI 827) sowie selbstverständlich der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) jeweils in der aktuellen Version.

Letztere zeigt mit Blick auf zwei ihrer Kernaussagen das oben angesprochene planerische Dilemma auf. Unter Absatz 3.4 Beleuchtung und Sichtverbindung fordert die Arbeitsstättenverordnung in der Version vom 30.11.2016: „Der Arbeitgeber darf als Arbeitsräume nur solche Räume betreiben, die möglichst ausreichend Tageslicht erhalten und die eine Sichtverbindung nach außen haben.“ Einige Zeilen weiter unten heißt es dann: „In Arbeitsräumen muss die Stärke des Tageslichteinfalls am Arbeitsplatz (…) reguliert werden können.“ Und: „Die Bildschirmgeräte sind so aufzustellen (...), dass die Oberflächen frei von störenden Reflexionen und Blendungen sind.“ Außerdem gilt unter Absatz 3.5 zum Thema Raumtemperatur: „Arbeitsräume (…) müssen während der Nutzungsdauer (…) eine gesundheitlich zuträgliche Raumtemperatur haben.“

Was hier wie die Quadratur des Kreises erscheint, zeigt, wie anspruchsvoll die Planungsaufgabe Tageslicht und Sonnenschutz tatsächlich ist: Ein Arbeitsplatz ist nach geltenden Richtlinien und Normen so zu gestalten, dass er ausreichend mit Tageslicht versorgt ist, während ein Ausblick möglich sein soll. Andererseits ist der Beschäftigte effektiv vor Blendung zu schützen und die Raumtemperatur soll sich auch unter starker Sonneneinstrahlung im Komfortbereich bewegen. Natürlich soll, während alle diese berechtigten Forderungen erfüllt werden, die Fassade eine ansprechende Architektur aufweisen und nicht ausschauen wie eine Lochkamera.

Der Nachweis über die Wirksamkeit des geplanten Sonnenschutzes wird nach der DIN 4108-2 geführt. Die DIN 4108-2 beschreibt ein vereinfachtes Verfahren sowie eine thermische Gebäudesimulation zum Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes. Während im Wohnungsbau das vereinfachte Verfahren verbreitet ist, ist bei der Planung von gewerblich genutzten Gebäuden das detailliertere Berechnungsverfahren zu empfehlen.

Der dimensionslose Abminderungsfaktor F_C, kurz auch nur F_C-Wert genannt, beschreibt den Wirkungsgrad einer Sonnenschutzmaßnahme als reziprokes Verhältnis. Fallen in einem Raum 100 % der Sonneneinstrahlung an, beträgt der F_C -Wert 1. Hält der Sonnenschutz 25 % der Sonneneinstrahlung zurück, liegt ein F_C-Wert von 0,75 vor. In der DIN 4108-2 sind verschiedene Sonnenschutzsys-teme mit den entsprechenden Werten hinterlegt, zum Beispiel „Innenliegender Sonnenschutz mit dunkler Farbe und hoher Trans-

parenz: 0,9“ oder „Außenliegender Sonnenschutz mit drehbaren Lamellen, hinterlüftet: 0,25“ – je geringer also der Wert, desto höher die Effizienz des Systems. Man sollte allerdings beachten, dass es sich bei den Werten der Tabelle der DIN 4108-2 um ungenaue Näherungswerte für überschlägige Vorplanungen handelt. Bei einer Berechnung gemäß DIN EN 13363 „Sonnenschutzeinrichtun-

gen in Kombination mit Verglasungen – Berechnung der Solarstrahlung und des Lichttransmissionsgrades“ wird die Effektivität des Sonnenschutzes in Zusammenhang mit der Verglasung betrachtet; es müssen hierzu der Wärmedurchlasskoeffizient, also der U_g-Wert (in W/m²K), sowie der Energiedurchlassgrad, also der g-Wert der Verglasung, bekannt sein, um den Gesamtenergiedurch-

lassgrad g_total bzw g_tot berechnen zu können. Danach ergibt sich F_C =  g_total / g und damit die enge Verknüpfung von Sonnenschutzglas und Sonnenschutzanlage.

Außenliegender Sonnenschutz

Welche Art des Sonnenschutzes die richtige ist, hängt unter anderem von der geografi-schen Lage (Sonnenstand, Sonnenverlauf), der Topografie, der nachbarlichen Bebauung sowie nicht zuletzt den botanischen Gegebenheiten ab. Praktischerweise lassen sich die vorhandenen Sonnenschutztechniken in drei Kategorien unterteilen: Es gibt außenliegende, zwischen den Scheiben liegende und innenliegende Sonnenschutzsysteme.

Anwendungen von außenliegendem Sonnenschutz sind zum Beispiel Pilaster, tiefe Laibungen, Fassadenschwerter, Klappläden, Schiebeläden, Vertikallamellen, Horizontallamellen, waagerecht auskragende Lamellen, Außenjalousien, Markisen usw.. Lamellen sind heute fast immer feststehend oder beweglich.

Grundsätzlich gilt, dass außenliegender Sonnenschutz am effektivsten ist; was nachvollziehbar erscheint: die Wärme, die gar nicht erst ins Gebäude gelangt, muss auch nicht abgeführt werden. Andererseits nimmt ein außenliegender Sonnenschutz natürlich großen Einfluss auf die Fassadengestaltung und damit die gesamte Architektur. Der hohe Wirkungsgrad außenliegender Systeme bleibt in der Regel auch bei geöffneten Fenstern voll erhalten. Allerdings muss bei diesen im Vergleich zu innenliegenden Systemen ein größerer Aufwand für die Montage und gegebenenfalls die Wartung eingeplant werden, insbesondere bei hohen Gebäuden oder von außen schwer zugänglichen Fassadenbereichen.

Hinzu kommt, dass die gesamte Sonnenschutzanlage den Einflüssen der Umwelt ausgesetzt ist. Bei der Materialauswahl müssen deshalb auch Faktoren wie Korrosionsfestigkeit, UV-Stabilität, Anschmutzungsverhalten usw. berücksichtigt werden. Handelt es sich beispielsweise um konventionelle Raffstores oder Markisen, kann bei Sturm außerdem der Fall eintreten, dass der Sonnenschutz vollständig außer Kraft gesetzt wird. Fehlstellungen von Lamellen können überdies aufgrund von starken Hell-Dunkel-Kontrasten unerwünschte Blendungen verursachen.

Die Bandbreite der Lamellen reicht von sogenannten Großlamellen, welche als Hohlkörper ausgebildet, aus Blech und sogar aus Glas bestehen können, bis hin zu äußerst fein strukturierten, aufrollbaren metallischen Lamellenbehängen. Deren Geometrie ist so gestaltet, dass bei einem Minimum an solarem Eintrag ein Maximum an Transparenz, also an Durchsicht möglich wird. Die hochwertigsten Systeme widerstehen Windgeschwindigkeiten von bis zu 30 m/s, das entspricht der Windstärke 11 nach der Beaufort-Skala, also orkanartigem Sturm.

Zwischenliegender Sonnenschutz

Bei Sonnenschutzsystemen, die sich innerhalb der Fassade befinden, handelt es sich zumeist um Jalousien oder spezielle Folien, die sich im Scheibenzwischenraum (SZR) oder im Luftzwischenraum (LZR) eines Fens-ters befinden. Gemäß der „reinen Lehre“ (s. o.) sind diese Systeme nicht so effizient wie ein außenliegender Sonnenschutz, allerdings erreichen die besten Anlagen vergleichbare Werte. Die Vorstellung, den Sonnenschutz im luftdicht abgeschlossenen SZR unterzubringen, birgt den Charme, ihn vieler schädlicher Umwelteinflüsse entziehen zu können. Andererseits ist im Wartungs- bzw. Reparaturfall die komplette Verglasung auszutauschen. Bewährt hat sich deshalb, die
Lamellenjalousie innerhalb des LZR eines Verbundfensters zu montieren. So ist sie ebenfalls vor Bewitterung geschützt und bleibt gleichzeitig zugänglich. Der optische Einfluss auf die Fassade ist im Vergleich zum außenliegenden Sonnenschutz minimal. Hochwertige Systeme verfügen über eine seitlich überdeckende Führung, so dass in geschlossenem Zustand kein blendendes Schlitzlicht in den Raum gelangt. Diese Systeme werden raumseitig montiert und gewartet, was sich positiv auf die Kosten auswirkt. Im Falle des Bauens im Bestand oder im Zuge einer Renovierung können im Zusammenhang mit dem Austausch der Fenster solche Systeme problemlos integriert werden.

Innenliegender Sonnenschutz

Innenliegender Sonnenschutz gilt ganz allgemein als der schwächste der drei beschriebe-nen technischen Ansätze, nicht ganz zu unrecht. Natürlich erscheint es unsinnig, die unerwünschte Wärme zunächst ins Gebäude zu lassen, um erst dann etwas gegen sie zu unternehmen. Und ganz sicher ist bei gewerblich genutzten Immobilien von DIY-Lösungen abzuraten, die hier keine weitere Beachtung finden. Und doch lohnt sich auch hier ein zweiter Blick. Als architektonisch minimalinvasive Version sind Rollosysteme auf dem Markt, deren gesamte Technik in den Glasleisten der Fensterprofile verborgen liegt. Diese Rollosysteme können mit textilen Behängen oder mit laminierten Folien ausgestattet werden. Neben Abdunkelungsfolien ohne Lichtdurchlass gibt es Folienbehänge, die das anfangs beschriebene planerische
Dilemma auflösen und den Spagat zwischen Sonnen- und Blendschutz bei gleichzeitiger Sicht nach außen bewerkstelligen. Ein solches System erfüllt alle einschlägigen Arbeitsplatzrichtlinien, und zwar auf nationaler wie auf europäischer Ebene. Speziell für Bildschirmarbeitsplätze bieten sich Hochleistungsreflexionsfolien an, die die Blendung um bis zu 97 % reduzieren. Diese Beispiele zeigen, dass man aufgrund jüngerer Entwicklungen und neuer Technologien mitunter die Pfade der reinen Lehre durchaus verlassen kann. Voraussetzung dafür ist allerdings die genaue Kenntnis der einzelnen Parameter sowie eine fundierte Beratung. Führende Hersteller sehen sich hier längst als Partner der Architekten und stellen Rat, Erfahrung und planerische Unterstützung bereitwillig zur Verfügung.

Selektiver Sonnenschutz

Der Spagat zwischen dem Wunsch, Blendung und zu hohen solaren Energieeintrag in ein Gebäude einerseits zu reduzieren bzw. zu minimieren und andererseits die Blickbeziehung mit dem Außenraum nicht zu stark einzuschränken sowie gleichzeitig das Tageslicht zur Beleuchtung der Räume zu verwenden, hat zur Betrachtung der Einstrahlungswinkel des Sonnenlichts (nach innen) und der Blickwinkel der Gebäudenutzer (nach außen) geführt. Beide Winkelgruppen stimmen nicht überein – und die Sonneneinstrahlungswinkel variieren stark, abhängig von Standort und Jahreszeit. Diese Erkenntnis führte zur Entwicklung von speziellen Profilen, die es der solaren Einstrahlung lediglich erlauben, bis zu einem Winkel von +20 ° direkt einzustrahlen; darüber beginnt der sogenannte Cut-Off-Bereich, also jene Winkel, die einen direkten solaren Eintrag nicht mehr zulassen.
Der enorme Vorteil dieser selektiven Sonnenschutzsysteme liegt in der jahreszeitlich bedingten Veränderung der Sonnenstände.

Betrachten wir eine südlich ausgerichtete Fassade auf dem 52. Breitengrad, in dessen unmittelbarer Nähe die europäischen Städte London, Berlin und Warschau liegen. Hier trifft das Sonnenlicht im Juni zwischen 8 Uhr morgens und 18 Uhr nachmittags aus einem Winkel von über 20 ° auf – ein entsprechen-des Profil, wie oben beschrieben, reflektiert dieses Überangebot der Sonne. Im Winter hingegen unterstützen die niedrigen Sonnenstände, die das Profil passieren können, in gewünschter Weise die Erwärmung der Räume. Die Einschränkungen des Ausblicks bleiben über das gesamte Jahr gering und erfreuen sich großer Akzeptanz.

Resümee

Der planerische und bauliche Umgang mit
Tageslicht stellt sich bei etwas genauerer
Betrachtung als hoch komplexe und zum Teil in sich widersprüchliche Aufgabe dar. Das
Tageslicht ist dem Kunstlicht grundsätzlich überlegen und diesem vorzuziehen. Nutzer von Gebäuden haben verbriefte Rechte auf Tageslicht, gleichzeitig sind sie vor dessen negativen Folgen, also vor Blendung, thermischer Belastung etc. wirksam zu schützen.

Sonnenschutzanlagen wirken sich zum Teil erheblich auf die Architektur aus. Gemäß dem Motto „Entweder es ist Design oder es ist Zufall“ sind Architekten aufgerufen, sich rechtzeitig und intensiv mit der Frage des Sonnenschutzes auseinanderzusetzen, um nicht im Zuge von Nachrüstungen der Zerstörung des eigenen Entwurfes wie der Kos-tenplanung beiwohnen zu müssen.

Inzwischen sind zahlreiche Techniken und Produkte erhältlich, die nach gründlichen Analysen des tatsächlichen Bedarfs recht viele Alternativen bereithalten. Die Erfahrungen und die Beratungsleistungen der Forscher und Produktentwickler in der Industrie sollten in Anspruch genommen werden, insbesondere, um Schnittstellen erkennen und sinnvoll nutzen zu können, denn Sonnen-, Blend- und Sichtschutz werden idealerweise über das Gebäudemanagement auch mit den Bereichen Kunstlichtsteuerung, Klima, Heizung, Lüftung usw. interaktiv verknüpft.

Die Planungsaufgabe Sonnenschutz ist also sehr ernst zu nehmen, jedoch muss nicht jedes Planungsbüro dieses Rad immer wieder neu erfinden. Detaillierte Informationen, Planungsordner, auf unterschiedliche Gebäudetypologien bezogene Modellberechnungen – bishin zu BIM-fähigen Planungsdaten – liegen vor und können genutzt werden.