9. April 2019

Tageslichtsysteme bieten erstaunliche Lösungen, nicht nur in Bädern

Systeme, die Tageslicht auch über weite Strecken in Räume leiten können, bringen in erster Linie einen Behaglichkeits-Mehrwert, der monetär nicht zu beziffern ist – die Währung ist ­Lebensqualität. Aber es gibt gute und weniger gute ­Systeme und oft entscheidet die Qualität des Einbaus, ob der Besitzer ­anschließend mehr Lebensqualität gewinnt oder nicht.

Ohne Tageslicht gibt es ein Wohlbefinden des Menschen nicht. Tageslicht ist aber auch maßgeblich Taktgeber für die innere Uhr des Menschen. Anhand des Lichtstands folgert er die Tageszeit. Ersatz bietet Kunstlicht im Grunde genommen nicht. Kunstlicht hat eine andere spektrale Zusammensetzung als Tageslicht, auf das die Menschen seit Tausenden von Jahren physisch und psychisch programmiert sind. Kaum ein Bauherr würde beispielsweise auf die Idee kommen, das Bad in seinem neuen Eigenheim ohne Fenster bauen zu lassen. Und jeder Mieter bevorzugt eine Wohnung mit Tageslicht im Bad. Wo das nicht möglich ist, bieten Tageslichtsysteme eine erstaunliche Lösung, nicht nur bei innen liegenden Bädern.

Grundsätzlicher Aufbau
Zum Aufbau: Durch eine Kuppel auf dem Dach fällt Tageslicht in eine Röhre. Meist handelt es sich um eine durchsichtige Acrylglaskuppel oder Acrylglasscheibe. Andere Anbieter wie Green Ligh­­ting verwenden zum Teil als Material für ihre Kuppel auch eisenarmes Glas und versprechen sich davon eine noch höhere Durchlässigkeit. Die Licht-Durchlässigkeit guter Kuppeln bewegt sich im Bereich ≥ 90 % und es gibt unterschiedliche technische Konzepte, die miteinander um den besten Lichteintrag-Effekt wetteifern. Dazu zählen Abschrägungen der Röhre oder auch die Segmentierung der Kuppel wie eine Torte in einzelne Sammellinsen. Die Kuppeln sind witterungsbeständig, UV-resistent (das Acrylglas guter Anbieter vergilbt nicht) sowie hagelfest. Da es keine speziellen Normen für Tageslichtkuppeln gibt, lassen gute Hersteller ihre Produkte nach entsprechenden DIN-Vorgaben prüfen (DIN EN 1873 Flachdach und DIN EN 14351-1 Steildach), z. B. zur Wasserdichtheit, zu Lasten (Windsog) und zum Durchstoß.

Die Beschichtung
Die Innenwand der Röhre ist mit einer hochreflektierenden optischen Schicht versehen, an der das Licht nach unten reflektiert wird, das durch die Kuppel eingesammelt wurde. Es gibt deutliche Qualitätsunterschiede bei der Beschichtung. Einfache Systeme arbeiten mit Kunststoff-Folien, die auf eine Metall-Röhre aufgeklebt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien kann das auf die Jahre gesehen ein unsicheres Unterfangen sein, denn die Folie kann z. B. reißen. Zweitens wird auflaminierten Folien zwar bescheinigt, dass sie gut reflektieren. Aber bei jeder Reflektion streuen sie auch vergleichsweise viel Licht. Streulicht lässt sich aber nur mit großen Verlusten transportieren. Das Licht nimmt in seiner Intensität folglich sehr schnell ab.
Hochwertigere Systeme arbeiten mit Vakuumbeschichtungen. Dabei wird z. B. Reinstsilber aufgedämpft, das nur das sichtbare Licht reflektiert, also den Wellenlängenbereich 400 – 780 nm. UV- und Infrarot-(IR)-Strahlung werden nur minimal reflektiert.

Es geht auch um die Ecke
Am unteren Ende der Röhre befindet sich eine Streuscheibe. Sie schließt mit der Raumdecke ab. Das bis dahin zum Großteil noch gerichtete und nach unten reflektierte Licht trifft auf die Streuscheibe. Die Streuscheibe ist aus Acrylglas und hat die Funktion, das gerichtete Licht in den Raum zu streuen.
Eine gerade Tageslicht-Röhre einzubauen ist das Beste. Doch nicht jeder Bau erlaubt den Einbau einer solchen, insbesondere ein vorhandener Bau manchmal nicht. Bei Green Lighting besteht ein stufenlos einstellbarer 45 °-Bogen aus mehreren Segmenten, die über die gleiche Hochleistungsoberfläche verfügen wie gerade Lichtröhren. Dadurch wird laut Green Lighting gewährleis­tet, dass durch den Bogen genauso viel Licht reflektiert wird wie bei einem geraden Lichtrohr. Die Praxis habe gezeigt, dass selbst 90°-Bögen ohne nennenswerte Lichtverluste möglich seien.

Erstaunlich viel Licht
Wieviel Licht ist am Ende möglich? Das ist eine pauschal nicht beantwortbare Frage, da sie von etlichen Faktoren abhängt. Dazu zählen z. B. der gewählte Durchmesser des Sammelsystems in Abhängigkeit von der Raumgröße, die Konstruktion der Kuppel auf dem Dach, wieviel sie aufgrund der Dachsituation und -ausrichtung einsammeln kann oder wie oft das Licht reflektiert werden muss, um von oben nach unten in den Raum zu gelangen. Denn auch sehr gute Reflexionsschichten spiegeln das Licht nicht zu 100 %.
Am Ende ist erstaunlich viel Licht möglich. Anbieter Talis gibt bei einer Röhre mit einem kleinen Durchmesser von 30 cm und bei einer Rohrlänge von 65 cm ein Dachfenster von 60 auf 60 cm an, um dieselbe Lichtausbeute zu erzielen. Bei einer Röhre bis 2,5 m Länge bei gleichem Durchmesser wird das Licht als ausreichend zum Arbeiten, zum Lesen und zum Wohnen beschrieben. Selbst bei Röhren bis 4 m Länge sei es noch hell, Lesen und Arbeiten sei dann aber nur direkt unter der Streuscheibe möglich. Ab Längen darüber benötigt man für solche Zwecke dann Kunstlicht. Laut Talis sind Kunden selbst bei 8 m langen Röhren mit dem Ergebnis einer Grundbeleuchtung sehr zufrieden. Mit einer gewölbten Streuscheibe von 30 cm Durchmesser lässt sich bei Talis unter normalen Einbaubedingungen eine Fläche von 16 m² gut ausleuchten, bei einer flachen Streuscheibe sind es bei Talis noch 9 m2. Allerdings hängt das Ausmaß der Lichtverteilung nicht nur von der Streuscheibenform, sondern auch vom Aufbau der Streuscheibe ab. Bei Talis besteht das Glas aus Prismen. Green Lighting verwendet eine Streuscheibe aus Glas mit einer Mikropyramidenstruktur. Auch hier wird eine gleichmäßige Lichtverteilung im Raum ermöglicht. Green Lighting gibt einen Ausstrahlwinkel von 140 ° an.

Tauwasser und der Installateur
Wie wird erreicht, dass es weder in der Röhre noch an den Grenzflächen der Streuscheibe oder der Kuppel zu Tauwasser (Schwitzwasser, Kondensat) kommt? Der physikalische Ablauf innerhalb eines Tageslichtsystems zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Luftvolumen in den optischen Röhren durch Temperaturunterschiede verändert. Luft entweicht bei Überdruck, bei Unterdruck kommt von außen Luft in das System. Immer wenn warme Luft im System abkühlt, entsteht eine geringe Menge Tau. Bei einem geschlossenen System würde sich im Lauf von Wochen oder Monaten Tauwasser ansammeln. Die konstruktive Lösung der Herausforderung Tauwasser besteht also darin, ungewollten Lufteintritt zu unterbinden und dem Lufteintritt, der sich nicht vermeiden lässt, einen Luftaustausch zu ermöglichen.
Bei Talis und Green Lighting beispielsweise werden alle Bauteile bzw. der gesamte Bereich unterhalb der Dampfbremsebene im Gebäude luftdicht verbaut und abgeklebt. Außerdem werden die optischen Röhren an die Dampfbremse angeschlossen. Auf dem Dach sorgen mehrere aufeinander abgestimmte Öffnungen dafür, dass ein definierter Austausch zwischen Innen- und Außenluft stattfindet. Zwischen optischer Röhre und der unteren Acrylglas-Scheibe der Kuppel ist dazu ein durchgehender Spalt von 5 mm einzuhalten, sonst funktioniert der gewollte Luftaustausch nicht.
Nicht nur Talis-Geschäftsführer Oskar Dietz berichtet davon, dass Tageslichtsystemler zugegeben immer wieder Probleme mit Tauwasser hätten. „Doch in solchen Fällen sind immer von entsprechenden Monteuren die Einbauvorschriften nicht beachtet worden“, berichtet er. Meist, wenn das System unterhalb der Dampfbremse nicht luftdicht verbaut wurde, weil es an verschiedenen Stellen nicht luftdicht abgeklebt wurde.

Thema Dämmung
Schwitzwasser/Tauwasser kann aber auch ein Zeichen für schlechte Isolierung bzw. Dämmung sein. Ein Tageslichtsystem ist grundsätzlich ein Durchbruch durch die Außenhaut und damit auch die vorhandene Dämmung. Wenn ein Metallrohr durch eine Dachdämmung geführt wird, entsteht eine Wärmebrücke. Auch hier zeigen sich dann Qualitätsunterschiede. Hersteller Green Lighting geht mit der Behauptung an den Start, dass die meisten Tageslichtsys­teme den Anforderungen an Isolierung und Dämmung nicht genügen – und kritisiert, dass die am Markt angebotenen technischen Lösungen meist unzureichend wären. Das Problem seien die beiden Enden. „Doppeldiffuser und Zusatzkuppeln vermindern die Wärmeleitung zwar, können aber die Wärmebrücke nicht beseitigen“, sagt Green-Lighting-Geschäftsführer Alexander Korsch. Laut Korsch müsse das System thermisch entkoppelt werden.
Green Lighting löst dies aus seiner Sicht, indem es eine Isolierscheibe in einen Dämmblock einklebt, der in der Röhre in der Dämmebene des Gebäudes verbaut wird. Die Lichtröhren sind ohne Kontakt zur Glasscheibe ebenfalls eingeklebt. Metall und Glas sind gute Temperaturleiter. Daher ist es besonders wichtig, die Temperaturweiterleitung (z. B. im Winter bei niedrigen Temperaturen) nicht ins Gebäudeinnere zu leiten. Durch die Unterbrechung der Lichtröhre mit einer Isolierscheibe in der Dämmebene wird laut Green Lighting der Temperaturausgleich auf ein Minimum reduziert. Der Lichtdurchlass wird zwar um ca. 10 % verringert, dafür hat man kein Schwitzwasser bzw. Kondensat und laut Green Lighting ein bauphysikalisch optimal eingebundenes System.

Fazit: Gute Qualitäten, Kosten und der Mehrwert
Tageslichtsysteme lassen sich natürlich einfacher installieren, wenn sie bereits in der Planung vorgesehen sind. Aber auch der nachträgliche Einbau ist in der Regel kein Problem. Bei massiven Decken, z. B. Beton, muss eine Kernbohrung vorgenommen werden. Die Grenzen liegen bei den statischen Anforderungen. Laut Geschäftsführer Alexander Korsch von Green Lighting kam ihm eine Schwächung der Decken durch zu viele Lichtröhren in seinen Projekten allerdings noch nicht vor.
Tageslichtleit-Systemanbieter Talis schätzt den Zeitaufwand für alle seine Systeme bei 30 cm Durchmesser für ungeübte Monteure auf 2 Mann à 3 – 3,5 h. In diesen Zeiten sind Durchdringungen der Dachkonstruktion und/oder der Betondecken nicht berücksichtigt. Außerdem kämen ggf. Mehraufwände hinzu, z. B. beim Einbau einer thermischen Entkopplung (ca. 1 h).
Trotzdem bewegt sich das Ganze in einem vergleichsweise moderaten Preisfeld. Für ein fiktives Angebot (30 cm Durchmesser, optische Röhre 125 cm, thermisches Entkoppelungselement) kommt Talis auf rund 850 Euro brutto. Eine Lichtröhre mit einem Durchmesser von 32 cm mit einer Gesamtlänge von ca. 140 cm kostet inkl. thermische Entkoppelung bei Green Lighting für ein Steildach brutto rund 1180 Euro und für ein Flachdach brutto rund 1000 Euro. Die Werte sind natürlich nicht verbindlich, aber sie geben eine Vorstellung davon, in welchem Bereich sich qualitativ gute Tageslichtsysteme bewegen. Die Investition lässt sich nicht messen in Form von eingesparten Stromkosten für Licht über die Zeit. Allerdings könnten Vermieter schon über eine solche Investition ein Mietobjekt attraktivieren. Die Investition zahlt sich jeden Tag in Form eines besseren Lebensgefühls aus. Es zeigt sich dabei aber einmal mehr, dass die Technik am Ende nur so gut sein kann wie der Installateur, der sie verbaut.

Autor: Dittmar Koop, Journalist für Erneuerbare Energien