Tageslicht und Kunstlicht kombinieren – zeit­gemäße Lichtplanung für gesundes Arbeiten

Optimale Arbeitsbedingungen im Büro sind in großem Maße von guten Lichtlösungen abhängig, die ausreichendes Tageslicht bzw. entsprechende Kunstlichtergänzungen garantieren. Arne Hülsmann aus dem Büro Peter Andres Lichtplanung spricht in diesem Beitrag über moderne Lichtkonzepte, die Tageslicht und Kunstlicht kombinieren..

Bis zu 90 % ihrer Zeit halten sich Menschen heute im Innern von Gebäuden auf. Das bedeutet: Eine ausreichende Versorgung mit dem für den menschlichen Organismus wichtigen und notwendigen Tageslicht muss aus architektonischer Sicht  garantiert sein. Damit sich Menschen in Innenräumen langfristig wohlfühlen, kreativ und produktiv arbeiten können und gesund bleiben, bedarf es deshalb einer vorausschauenden, zeitgemäßen Lichtplanung, die das Tageslicht bestmöglich miteinbezieht und durch hochwertiges Kunstlicht sinnvoll ergänzt. Denn die Orientierung an gängigen Richtlinien und Verordnungen reicht oft nicht aus, um eine wünschenswerte Tageslichtversorgung zu gewährleisten. Im neugestalteten großzügigen Open Office von Oldendorff Carriers haben die Spezialisten vom Lichtplanungsbüro Peter Andres in Hamburg beispielhaft gezeigt, wie sich ein modernes Lichtkonzept gestaltet, das Tages- und Kunstlicht wirkungsvoll kombiniert.

Tageslicht ist ein wichtiger Teil der menschlichen Lebenswelt. Der circadiane Rhythmus, die innere Uhr des Menschen, richtet sich maßgeblich am Sonnenstand aus. Deshalb brauchen wir Tageslicht auch in den Gebäuden, damit unser Tag-Nacht-Rhythmus im Takt bleibt und wir langfristig ausgeglichen, gesund und dadurch auch leis-tungsfähig bleiben. Natürliches Licht hat großen Einfluss auf viele Bereiche unseres Lebens.

Dank zahlreicher Studien ist heute bekannt, dass sich eine optimale, bedarfsgerechte Versorgung mit Tageslicht positiv auf den Heilungsprozess kranker Menschen, den Lernerfolg von Schülern und die Produktivität und Effizienz von Mitarbeitern im Büro auswirkt. Allerdings bringen viele Räume nicht die nötigen Voraussetzungen für eine ideale Tageslichtnutzung mit. Hinzu kommt, dass gerade tiefe Innenräume selten flächen­deckend und gleichmäßig mit ausreichend Tageslicht versorgt werden können. Bei der Planung eines Lichtkonzepts, das den Bedürfnissen aller Nutzer gerecht wird und die Funktion der Räumlichkeiten optimal unterstützt, müssen somit verschiedene Faktoren berücksichtigt werden.

Das war auch den Verantwortlichen bei Oldendorff Carrier bewusst, als sie sich an die Experten von Peter Andres Lichtplanung wandten, um ihr weiträumiges New-Work-Office im 21. Und 22. Stock des denkmalgeschützten Hamburger ­Bürohochhauses EMPORIO mit modernen Lichtlösungen auszustatten. Diese sollten die von LA’KET Architekten konzipierte neue Innenarchitektur und -ausstattung wirkungsvoll ergänzen (Abb. 01/02). „Unser Anspruch ist es, unseren Mitarbeitern eine Arbeitsumgebung zu bieten, in der überall optimale Arbeitsbedingungen herrschen, sodass jeder Mitarbeiter von der gleich guten Lichtqualität profitiert“, erklärt Henning Oldendorff, Chairman von Oldendorff Carriers.

Genug Tageslicht in Innenräumen – Normen und Verordnungen greifen oft nicht weit genug

Wie lässt sich bei der Planung nun sicherstellen, dass die Innenräume eines geplanten oder bestehenden Gebäudes später mit ausreichend Tageslicht versorgt sind? Unterschiedliche Richtlinien, Verordnungen und Normen geben hier entsprechenden Mindestgrößen vor, an denen sich Architekten und Bauplaner orientieren können. Allerdings genügt die Einhaltung der Vor­gaben oft nicht aus, um eine bedarfsgerechte Tageslichtnutzung zu gewährleisten.

Für öffentliche und gewerblich genutzte Gebäude fordert die Landesbauverordnung, dass Öffnungen durch Rohbaufensterflächen einem ­bestimmten Flächenanteil der Grundfläche eines Raums entsprechen müssen. Wie groß dieser Flächenanteil zu sein hat, ist jedoch Ländersache. Die Mindestgröße variiert zwischen 10–12,5 %. Ein optimaler Tageslichteintrag wird dadurch in der Regel aber nicht erzielt.

Laut Arbeitsstättenrichtlinie (ASR) gilt die Tageslichtversorgung als ausreichend, wenn der Tageslichtquotient in Arbeitsräumen mit Seitenlichtern größer als 2 % und bei Oberlichträumen größer als 4 % ist. Allerdings wird beim Tageslichtquotienten von der rotationssymmetrischen Leuchtdichteverteilung eines vollständig bedeckten Himmels ausgegangen, sodass die horizontale Ausrichtung des Gebäudes nicht berücksichtigt werden kann. In Wirklichkeit ist so ein „Normhimmel“ aber selten gegeben, so dass es für die Tageslichtplanung sehr wohl eine große Rolle spielt, ob ein Raum nach Norden, Süden, Osten oder Westen hin ausgerichtet ist. Alternativ gestattet die ASR auch einen Nachweis über den Flächenanteil an Fenster- bzw. Rohbauöffnungen gem. der LBO. Bei privaten Bauvorhaben richten sich Bauverantwortliche für gewöhnlich nach den „anerkannten Regeln der Technik“, die bisher der DIN 5034 (Teil 1–6) zu entnehmen waren. Seit März 2019 wird diese durch die DIN EN 17037, eine neue europäische Norm zur Tageslichtnutzung in Gebäuden, ergänzt. Die neue Norm berücksichtigt den aktuellen Stand der Technik und enthält Kriterien und Bewertungsverfahren, die über bisherige Vor­gaben hinausgehen. Insgesamt wird auf vier verschiedene Faktoren eingegangen. Neben der Tageslichtversorgung, Sichtverbindung nach außen und Besonnung behandelt die DIN EN 17037 auch das Thema Blendung, das nicht Gegenstand der bisherigen DIN 5034 war. Für alle Faktoren gibt es drei Empfehlungsniveaus: gering, mittel und hoch.

Tageslichtnutzung

Für die DIN 5034 musste bisher eine angegebene Mindestbeleuchtungsstärke an zwei bzw. drei­ ­definierten Nachweisorten im Innenraum belegt werden. Die neue DIN fordert hingegen für jedes Niveau den Nachweis eines Mindestwerts auf 95 % der Fläche sowie eines Zielwerts auf 50 % der Fläche, und zwar an 50 % der Tageslichtstunden. Die Nachweise können entweder mithilfe des ­etablierten Tageslichtquotienten oder durch eine Ganzjahressimulation erbracht werden, die mit dynamischen Tageslichtsimulatoren auf der Basis von lokalen Wetterdaten erstellt wird und genau aufzeigt, wann bestimmte Schwellenwerte für die Innenbeleuchtungsstärke überschritten werden. Dieses relativ neue Verfahren ist zwar etwas aufwendiger, liefert dafür aber differenziertere Informationen, die bei der Entscheidung für die passende Tageslichtstrategie ausschlaggebend sein können (Abb. 03).

Besonnung

Hier zählen nur die Stunden, an denen tatsächlich Sonnenlicht ins Gebäude eindringt. Mit der DIN EN 17037 hat sich der Nachweisort für die Mindestdauer von der Außenseite der Fassade auf die Innenseite der Außenwand verschoben. Dadurch wird der horizontale Akzeptanzwinkel eingeschränkt, was die Arbeit für den Planer schwieriger macht (Abb. 04)↓

Sichtverbindung nach außen

Auch hier gibt die DIN EN 17037 neue Qualitätsmerkmale vor. Himmel, Boden und/oder Umgebungslandschaft sollten bei der Aussicht nach draußen gesehen werden. Außerdem sind ein ­minimaler horizontaler Sichtwinkel sowie eine Mindestsichtweite einzuhalten (Abb. 05).

Blendung

In der DIN EN 17037 werden nicht nur mögliche Blendschutzmaßnahmen angegeben, es gibt auch einen neuen Parameter, mit dessen Hilfe die Blendungswahrscheinlichkeit und damit der Blendschutzbedarf berechnet werden kann. Mit der ­neuen Norm wurden bisherige Standards erweitert und neue Vorgaben erarbeitet, die einer optimalen Tageslichtversorgung entgegenkommen. Die aktuelle Fassung enthält aber keine Hinweise, welches ­Niveau für welche Gebäudefunktionen und Nutzungsziele angestrebt werden sollte. Dies bleibt weiterhin den Baubeteiligten überlassen (Abb. 06).

Ungenügende Tageslichteinträge mit modernen Kunstlichtlösungen sinnvoll ausgleichen

Unglücklicherweise wirken gegenwärtige bauwirtschaftliche Entwicklungen wünschenswerten Tageslichtverhältnissen in Gebäuden eher entgegen, da die bauliche Anforderungen, die für Baugenehmigungen relevant sind, bei der Planung meist Vorrang haben. Fensteranteile werden nach architektonischen Wünschen gem. der Landesbauordnung geplant, mit Gläsern, die sich auf die Energietransmission günstig auswirken. Aspekte wie Wärmedämmung, Energieeffizienz und Schutz vor Globalstrahlung genießen Priorität. Besonnung, Blendschutz und andere Faktoren werden zwar berücksichtigt, doch insgesamt ist die Tageslichtnutzung von keiner allzu hohen Relevanz, da sie bei Baugenehmigungsverfahren kein Entscheidungskriterium ist. Entsprechende Nachweise werden sowohl von den zuständigen Behörden als auch von Bauherrn selten eingefordert.

Ein solcher Fall begegnete den Lichtplanern aus Hamburg auch im Open Office von Oldendorff Carriers. Hier zeigte eine zuvor durchgeführte Analyse, die den durchschnittlichen Tageslichteintrag feststellen sollte, dass die Versorgung mit Tageslicht eher dürftig ausfiel. Dies lag einerseits an der Glasfassade, die im Zuge der Revitalisierung 2012 neu aufgebaut worden war und mit 25 % (Fassadenaufbau) nur eine geringe Lichttransmission aufwies, andererseits an der Raumtiefe, die für das gewünschte großflächige Büro voll genutzt werden sollte (Abb. 07).

Um das vorhandene Tageslicht dennoch bestmöglich zu nutzen und für die Mitarbeiter ideale Arbeitsbedingungen zu schaffen, definierten die Lichtplaner, basierend auf der Tageslichtverteilung, drei Zonen. In Fassadennähe, wo der höchste Tageslichteintrag festzustellen war, plante das Team Kunstlichtlösungen mit 500 lx ein. In der Innenzone sollten 1 000 lx und in der Zwischenzone, die noch einen geringen Tageslichteintrag aufwies, 750 lx durch Leuchtmittel hinzugesteuert werden. Mit dem gegebenen Tageslicht konnten so in allen drei Zonen horizontale Beleuchtungsstärken von 1 000 lx erzielt werden, bei denen eine biologische Wirkung für den menschlichen Organismus beginnt.

Das in der Raumtiefe abnehmende Tageslicht wird nun durch das wohldosierte Kunstlicht der deckenintegrierten Flächenleuchten mit warm- und tageslichtfarbigen LED-Komponenten sowie warmfarbigen direkten LED-Einbaudownlights wirkungsvoll ergänzt. So kann die biologische bzw. melanopische Wirkung sichergestellt werden: Die Mitarbeiter erreichen die angestrebte Wachphase, in der sie konzentriert, aktiv und leis­tungsfähig sind. Dazu schaffen warmfarbige LED-Einbaudownlights eine freundliche „Schönwetter-Lichtstimmung“, die sich positiv auf Gemüt und Wohlbefinden auswirkt (Abb. 08).

Die wichtigsten Aspekte eines optimalen Lichtkonzepts

Idealerweise setzt die Tageslichtplanung an verschiedenen Punkten an und sollte so früh wie möglich Teil des architektonischen Planungsprozesses sein. Bis zum Vorentwurf, in dem neben Formensprache und Materialität auch die Fassadenöffnungen festgelegt werden, lassen sich erkennbare Schwachstellen noch durch die Architektur korrigieren. Werden Verglasung oder andere Materialien in späteren Leistungsphasen angepasst, ist der Handlungsspielraum begrenzt, da die entscheidenden Parameter für die Tageslichtversorgung und Besonnung bereits festgelegt sind. Hier lässt sich dann nur noch mit hochwertigen Kunstlichtlösungen gegensteuern.

Zudem sollte das Tageslichtangebot der Funktion der Räumlichkeit entsprechen. Im Büro wird eher diffuses Licht gewünscht, da eine direkte Besonnung zu störender Blendung führen und die Mitarbeiter bei der Arbeit behindern könnte. In einer Kita oder einer Wartehalle ist viel Sonnenlicht aber durchaus willkommen. Sonnenlicht macht munter und wird als freundlich und angenehm empfunden. Dazu gibt der Verlauf der Sonnenflecken auf Wänden und Boden Auskunft über die Tageszeit. Eine Potentialanalyse zu Beginn der Planungsphase kann hier dabei helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen (Abb. 09).

In bestehenden Räumen, deren Tageslichtversorgung sich nur noch in geringem Umfang beeinflussen lässt, können moderne, auf der Grundlage einer sorgfältigen Tageslichtanalyse sinnvoll geplante Kunstlichtsysteme dabei helfen, dennoch die für den menschlichen Organismus notwendigen Beleuchtungsstärken zu erzielen. Wenn alle Aspekte der Tageslichtversorgung berücksichtigt werden und in die Planung des Lichtkonzepts miteinfließen, lassen sich attraktive, gesunde Räume schaffen, in denen die Menschen bestmögliche Arbeitsbedingungen vorfinden, sich wohlfühlen und gerne aufhalten.

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