Sonnenschutz zwischen Licht und Schatten

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Sonnenstoren müssen zwei gegenläufigen Anforderungen gerecht werden: Sie sollen vor Sonne schützen und gleichzeitig die Innenräume möglichst wenig abdunkeln, damit nicht mit Kunstlicht Energie verschwendet wird. Ein Forschungsprojekt der Hochschule Luzern hat nun sieben marktübliche Storen untersucht. Die Ergebnisse werden Gebäudeplanern helfen, die Gratwanderung zwischen Sonnenschutz und Tageslichtnutzung zu meistern.

Wie hell ist die Arbeitsfläche auf einem Schweizer Büroschreibtisch? Die Frage klingt banal, ist aber von grosser Bedeutung für das Wohlbefinden von Hunderttausenden von Arbeitskräften. Um sie zu beantworten, muss man wissen, wie viel Licht durch das Fenster in den Raum gelangt und wie viel Kunstlicht zusätzlich eingeschaltet ist. Da Bürofenster in der Regel mit Storen ausgerüstet sind, spielt die Art der verwendeten Storen für die Menge des verfügbaren Tageslichts im Innern eine wichtige Rolle.

Forscher der Hochschule Luzern – Technik & Architektur wollten es exakt wissen. Im Projekt S.A.D.L.E.S.S., das von BFE, Amt für Hochbauten der Stadt Zürich, Schenker Storen AG und Siemens Schweiz AG unterstützt wurde, untersuchten sie den Einfluss von Storen auf den Lichteinfall. Sie bauten eine Messeinrichtung, mit der sich die Beleuchtungsstärke in einem Raum auf der Höhe einer Schreibtischplatte messen lässt – direkt am Fenster, aber auch in der Tiefe des Raumes. Bei Sonnenschein hängten sie verschiedene Storen vor das Fenster und massen im Innern, wie viel Licht in die Tiefe des Raumes dringt.

Untersuchungen im drehbaren Lichtmesscontainer
Damit die Messwerte vergleichbar waren, wurde immer dann gemessen, wenn die Sonne exakt frontal in den Raum schien. Da dies bei einem sonnenzugewandten Raum nur einmal täglich der Fall ist, liessen sich die Luzerner Forscher etwas Besonderes einfallen: Sie platzierten auf der Wiese vor dem Hochschulgebäude in Horw bei Luzern einen drehbaren Container. Dieser verfügt über einen grossen Lichteinlass an der Stirnseite. Der Lichtmesscontainer kann so ausgerichtet werden, dass die Sonne frontal in den Raum scheint. Dank des Lichtmesscontainers konnten die Forscher ihre Messungen nun zu jeder Tageszeit durchführen.

Seit Kurzem liegen die Ergebnisse des Forschungsprojekts auf dem Tisch. Sieben marktübliche Sonnenschutzsysteme wurden untersucht und dabei auch die Herstellerangaben zur Lichtdurchlässigkeit einer kritischen Prüfung unterzogen. Eine überraschende Erkenntnis betrifft den Unterschied zwischen Rafflamellenstoren und vertikalen Stoffstoren. Bis anhin war die Auffassung verbreitet, Rafflamellen würden – wenn die Lamellen horizontal geöffnet sind – grundsätzlich mehr Tageslicht in die Räume lassen als Stoffstoren. Diese Annahme wurde durch die Messungen der Luzerner Forscher nicht bestätigt. Vielmehr schneiden Raff- und Stoffstoren bezüglich Lichtdurchlässigkeit ungefähr gleich gut ab. Dies gilt, wenn beide Storentypen die gleiche Farbe haben. Beide Typen sollten in dunklen Farbtönen nicht mehr eingesetzt werden, da sie das Tageslicht fernhalten, schreiben die Luzerner Forscher in ihrem Schlussbericht: In energetisch hochwertigen Gebäuden sollten dunkle Stoffe «keine Verwendung mehr finden, schwarze bzw. dunkle Lamellen sollte man nur bedingt einsetzen dürfen».

Auf die Fahrstrategie kommt es an
Die in der Gebäudeautomation hinterlegte Fahrstrategie ist für die Nutzung des Tageslichts von entscheidender Bedeutung, mitunter wichtiger als Form und Material der Storen selber. «Wenn ich ein unzureichendes oder schlecht abgestimmtes Gebäudeautomationssystem habe, dann nutzen mir auch Highend-Storen nichts», sagt S.A.D.L.E.S.S.-Projektleiter Björn Schrader. Mit einer Prise Skepsis begegnen die Forscher der Hochschule Luzern überambitionierten Storensteuerungen, die auf jede kleine Änderung reagieren.

Schrader bezieht seine Kritik zum Beispiel auf ein automatisches Storensystem, das die Lamellenausrichtung abhängig vom Stand der Sonne steuert. Damit soll die Blendung der Bürobeschäftigten verhindert werden. Tatsächlich könnten die Storen den versprochenen Effekt aber nicht garantieren, sagt Schrader. Zudem würden solche Systeme von den Nutzern nicht akzeptiert. Sein Fazit: «Wir sollten wieder zu einfacheren Systemen zurückfinden.»

Input für neue SIA-Norm 380/4
Um praktische Relevanz zu entfalten, müssen die Erkenntnisse der Luzerner Forscher in die SIA-Norm 380/4 einfliessen. Diese Norm schreibt Annahmen und Modelle fest, mit der Elektro- oder Lichtplaner den Bedarf an künstlicher Beleuchtung und den damit einhergehenden Stromverbrauch berechnen. Die SIA-Norm berücksichtigt seit 2004 auch Storen und versucht mit Korrekturfaktoren den Einfluss der Sonnenschutzsysteme auf den Licht- und Strombedarf zu beschreiben. Die in der Norm enthaltenen Berechnungsmodelle bildeten die Wirklichkeit aber ungenügend ab, da sie auf Simulationen statt auf tatsächlichen Messungen beruhten, sagt Björn Schrader: «Die auf dem Markt verfügbaren Storensysteme werden durch die Norm nicht adäquat erfasst, das führt zu Abweichungen.»

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts legen nahe, dass die aktuelle SIA-Norm 380/4 die Nutzung von Tageslicht bei Storen zu optimistisch einschätzt. Anders ausgedrückt: Storen lassen weniger Licht in die Räume, als die Planer auf Grundlage der SIA 380/4 berechnen. «Die nach der SIA-Norm erstellten Gebäude brauchen also faktisch mehr Strom für künstliche Beleuchtung, als es der Beleuchtungsnachweis der Planer vorsieht», sagt Schrader.

Fahrstrategie mit einbeziehen
Schrader ist zuversichtlich, dass die Ergebnisse aus seinem Forschungsprojekt in die zurzeit laufende Revision von SIA 380/4 (demnächst voraussichtlich umbenannt in SIA 387/4) einfliessen und damit künftige Planungen realitätsnäher ausfallen werden. Eine Modifikation braucht die Norm laut Schrader nicht nur beim Korrekturfaktor für den Sonnenschutz. Wichtig ist für den Luzerner Forscher auch, dass die Fahrstrategie der Storensysteme künftig Bestandteil des Beleuchtungsnachweises ist. Er empfiehlt ferner, neu den geografischen Standort und Klimadaten mit einzubeziehen, um die meteorologischen Gegebenheiten angemessen zu berücksichtigen.

500 Lux bei der Arbeit
Damit Menschen am Arbeitsplatz über eine hinreichende Beleuchtungsstärke verfügen, schreibt der Gesetzgeber (SN EN 12464-1) vor, dass an einem Arbeitsplatz eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux zur Verfügung stehen muss – durch Tageslicht oder auch durch Kunstlicht. In einem Gang, in dem nicht gearbeitet wird, reichen 100 Lux, für spezielle Tätigkeiten werden weit höhere Beleuchtungsstärken gefordert. Zum Vergleich: Die Sonne erzeugt bei schönem Wetter eine Beleuchtungsstärke von bis zu 100 000 Lux, der Vollmond rund 1 Lux.

Wie viel Tageslicht in einem Raum vorhanden ist, hängt nicht nur von den verwendeten Storen und deren Bedienung/Steuerung ab, sondern auch von den Eigenschaften des Fensters (z. B. Grösse, Sturz, Glas), der Ausstattung des Raumes (z. B. Einrichtung, Reflexionseigenschaften von Boden und Wänden) sowie der Verbauung der Umgebung. BV

 

Text: Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE), eco2friendly-Magazin Ausgabe 16

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