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24. Februar 2016
Smart Building ›

Der Planer sprach: »Es werde Licht!«.
Dynamische Tageslichtsysteme in der Fassade.

Das uralte Ringen um den kunstvollen architektonischen Umgang mit Licht beinhaltet zum einen die profane Vermeidung von übermäßiger Hitze, zum anderen den sakral motivierten Versuch, das physische Medium Licht als transzendenten Botschafter einer höheren Realität ausdrucksvoll einzusetzen. Beide Ansätze lassen sich problemlos bis in unsere Zeit hinein verfolgen. Im frühen 20. Jahrhundert kommen mit der Entwicklung neuer Bauweisen weitere Ziele hinzu. Lichtdurchflutete Architektur ist nun einerseits elementarer Ausdruck eines neuen und freien Lebensgefühls. Darüber hinaus ist sie zentraler Garant von Gesundheit und Raumhygiene und ergonomische Grundlage optimaler Sehbedingungen. Mit der bahnbrechenden Erfindung des Floatglasverfahrens der Firma Pilkington im Jahre 1959 erfährt der Baustoff Glas bis heute ungebrochen eine starke Anwendung in der Architektur. Diese Entwicklung geht einher mit der wachsenden Bedeutung von Büro- und PC-Arbeitsplätzen. Dadurch gelangte auch das Thema Blendschutz mehr und mehr in den Fokus der Planer. Spätestens seit den 1990er Jahren setzt sich die Mehrzahl planender Architekten und Ingenieure verstärkt mit der Nachhaltigkeit von Gebäuden auseinander. Dadurch bekommt der Umgang mit natürlichem Licht seinen derzeit letzten Bedeutungshorizont: Die Notwendigkeit der Verringerung von Kühllasten im Sommer und von Heizlasten im Winter durch solare Wärmeeinträge, sowie die verstärkte Nutzung von Tageslicht zur Verringerung des elektrischen Energiebedarfs durch Kunstlicht. Damit stellt sich für Planer heute die komplexe Herausforderung, den Lichteinfall über die Fassaden integral zu gestalten, und zwar im Hinblick auf folgende Faktoren: Erscheinungsbild, Einblick, Ausblick, Raumatmosphäre, Gesundheit, Ergonomie, Blendschutz, Sonnenschutz sowie die maximale Ausbeute des Tageslichtangebotes müssen gleichermaßen berücksichtig werden. Die Lösung dieser multidimensionalen Aufgabe ist mit statischen Konstruktionslösungen nicht mehr zufriedenstellend zu erreichen. Dadurch rücken dynamische Tageslichtsysteme immer stärker in den Focus der integralen Planung. Denn die Möglichkeiten der dynamischen Manipulation des Tageslichteinfalls sind heute sehr breit gefächert.  

Softwareunterstützte Planung von Tageslichtsystemen 

Der Markt bietet heute eine große Vielzahl von Fassadenstrukturen, die von Loch- bis Ganzglasfassaden über Lösungen für vertikale Fassaden bis zu speziellen Dachoberlichter reicht. Jede Fassade stellt unterschiedliche Anforderungen an den Wärme- und Sonnenschutz und somit existiert eine entsprechend große Produktvielfalt an Sonnen- und Blendschutzmöglichkeiten. In der Vergangenheit gab es für die breite Planungspraxis bisher keinen einfachen, softwareunterstützten Workflow, um Fassaden objektbezogen zu planen. Diese Lücke haben Fraunhofer und DIAL entdeckt und in einem gemeinsamen Forschungsprojekt nach der optimalen Lösung gesucht. Grundlage war das bereits existierende Kunstlichtplanungsprogramm DIALux, welches um den Aspekt der Tageslichtsysteme ergänzt wurde. Mit der neuen Version der Lichtplanungssoftware DIAlux evo 6 können Planer jetzt erstmalig Tageslichtsysteme in die Planung und Berechnung einbeziehen. 

Lichtmanagement von Tageslichtsystemen

Um das Tages- und Kunstlicht so effizient und ergonomisch wie möglich auszubalancieren und gleichzeitig die solaren- und internen Wärmeeinträge im Sommer so gering wie möglich zu halten, ist ein dynamisches Lichtmanagement von Tageslichtsystemen und Beleuchtung erforderlich. Dafür sind Bussysteme notwendig, die im Rahmen der Gebäudeautomation zum Einsatz kommen. 

 

Bussysteme können in drei Kategorien eingeteilt werden:

1.    Bussysteme, bei denen die zum Einsatz kommenden Produkte nur von einem Hersteller angeboten werden, sogenannte proprietäre Systeme. 

2.    Bussysteme, die speziell für ein Gewerk entwickelt worden sind, deren Produkte aber von unterschiedlichen Herstellern angeboten werden, so genannte offene Systeme (z.B. DALI, SMI).

3.    Bussysteme, die für unterschiedliche Gewerke entwickelt worden sind, deren Produkte aber von unterschiedlichen Herstellern angeboten werden, so genannte offene Systeme (z.B. KNX, LON, BACnet).

 

Der Vorteil von Bussystemen der Kategorien zwei und drei für den Bauherrn und Investor liegt vor allem in der Herstellerunabhängigkeit. Speziell für das Einsatzgebiet von Sonnenschutzanlagen (Raffstores) ist in der Kategorie zwei das „Standard Motor Interface“ (SMI) entwickelt worden. Die SMI-Group ist ein Zusammenschluss namhafter Hersteller für Sonnenschutzanlagen mit dem Ziel, Antriebe mit integrierten elektronischen Schaltungen zu versehen, die über eine einheitliche Schnittstelle herstellerübergreifend Informationen austauschen können. Somit ist es für Planer möglich, unterschiedliche Komponenten von unterschiedlichen Herstellern zusammenzuführen. Über entsprechende Protokollumsetzer, sogenannte Gateways, ist es möglich, Anbindungen an übergeordnete Bussysteme wie KNX, LON oder BACnet zu realisieren. Über SMI lassen sich Funktionen abwickeln, die mit konventionellen Antrieben nicht durchführbar wären. So gibt es Befehle zum präzisen Anfahren von Zwischenpositionen oder Abfragen von aktueller Position und Fehlererkennung. Viele wichtige Funktionen lassen sich aber auch über Gewerke übergreifende Bussysteme der Kategorie drei realisieren.

Licht und Architektur

Der Umgang mit Licht ist in der Architektur nicht einfacher geworden, sondern aktuell eine der schwierigsten Bauaufgaben, die mehr oder weniger alle Planer und Fachplaner tangiert. Und zwar genau dann, wenn Tageslicht und Kunstlicht sinnvoll und dynamisch miteinander ausbalanciert werden: Denn das extrem komplexe Zusammenspiel von Erscheinungsbild, Einblick, Ausblick, Raumatmosphäre, Gesundheit, Ergonomie, Blendschutz, Sonnenschutz sowie die maximale Ausbeute des Tageslichtangebotes müssen dabei kunstvoll sicherstellt werden. Fällt auch nur ein Aspekt weg, ist das Projekt nicht professionell und zeitgemäß geplant.