Dachfenster

Ein Oberlicht (manchmal auch Dachfenster genannt ) ist eine lichtdurchlässige Konstruktion oder ein Fenster, das in der Regel aus transparentem oder lichtdurchlässigem Glas besteht, ^{[ 1 ]} das den gesamten Dachraum eines Gebäudes oder einen Teil davon ausmacht und der Tageslichtnutzung und Belüftung dient.

Offene Oberlichter fanden bereits in der antiken römischen Architektur Verwendung , beispielsweise im Okulus des Pantheons . Verglaste, „geschlossene“ Oberlichter sind seit der Industriellen Revolution im Einsatz , da Fortschritte in der Glasherstellung sie praktikabel machten. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts hat die Massenproduktion von Oberlichtern deren Einsatzmöglichkeiten und Kontexte deutlich erweitert. Energieeinsparung hat neue Anreize für den Einbau von Oberlichtern geschaffen und zu Designinnovationen (einschließlich Optionen zur Lichtdurchlässigkeit) sowie zu verbesserten Energieeffizienzklassen geführt.

Zu den Lichtkuppeltypen gehören Dachfenster , Einheitslichtkuppeln, Röhrenlichtsysteme, Schrägverglasungen und individuell angefertigte Lichtkuppeln. Anwendungsbereiche sind unter anderem:

• Tageslichtelemente werden eingesetzt, um direktes und/oder indirektes Sonnenlicht mittels Oberlicht zu ermöglichen.
• Schaffung einer visuellen Verbindung zwischen den Nutzern im Innenraum und der Außenwelt.
• Nachhaltiges Bauen – passive Solarheizung und mit steuerbaren Einheiten; Belüftung für passive Kühlung und Frischluftaustausch.

Ein unverglastes Loch im Dach.

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  Solarbetriebenes Belüftungsdachfenster in Südkalifornien ^{[ 2 ]}
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  Das Oberlicht des Einkaufszentrums von Münster
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  Feststehendes Oberlicht, Dachansicht
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  Feststehende Oberlichter, Innenansicht

Ein feststehendes Oberlicht besteht aus einem umlaufenden Tragrahmen, der die Verglasung (den lichtdurchlässigen Teil, der hauptsächlich aus Glas oder Kunststoff besteht) trägt. Ein feststehendes Oberlicht lässt sich nicht öffnen, d. h. es gibt keine Belüftung.

Ein zu öffnendes (Lüftungs-)Dachfenster besteht aus einem an dem Rahmen befestigten und von diesem getragenen, schwenkbaren Flügel. Wenn es für die Bewohner erreichbar ist, wird dieser Fenstertyp auch als Dachfenster bezeichnet.

Ein einziehbares Oberlicht rollt (auf Schienen) vom Rahmen ab, sodass der Innenraum des Gebäudes vollständig zum Außenbereich hin offen ist, d. h. nicht durch ein feststehendes Oberlicht beeinträchtigt wird. Die Begriffe einziehbares Oberlicht und einziehbares Dach werden oft synonym verwendet, obwohl Oberlicht eine gewisse Transparenz impliziert.

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  Ein großes (6 x 6 Meter) versenkbares Oberlicht aus Stahl und Glas, vom Dach aus gesehen. Beachten Sie die Stahlschienen, auf denen das Oberlicht zum Einfahren rollt.
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  Das gleiche einziehbare Dachfenster, von innen gesehen. Es handelt sich um ein zweiteiliges Dachfenster, das sich zum Öffnen in der Mitte teilt.
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  Dieses First-Oberlicht umschließt den höchsten Punkt des Daches – den Dachfirst.
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  Dies ist dasselbe Oberlicht, von innen. Stahl ermöglicht große Spannweiten ohne ein Stützgerüst aus Rohren und Kabeln.

Aktive Tageslichtnutzung erfolgt mithilfe von Lichtröhren . Diese Lichtröhren, auch Lichttunnel oder Röhrenlichtkuppeln genannt, bestehen aus einem fest auf dem Dach montierten Lichtkuppelelement, das das Sonnenlicht bündelt und über eine Lichtleitung zu einem Lichtstreuelement verteilt. ^{[ 3 ]} Dank ihres geringen Durchmessers eignen sie sich zur Tageslichtnutzung in kleineren Räumen wie Fluren und zur Ausleuchtung dunkler Raumecken. Lichtröhren sammeln das Tageslicht durch eine auf dem Dach montierte Kuppel mit Durchmessern von etwa 25 cm für Wohnhäuser bis zu 55 cm für Gewerbegebäude. Die aus Acryl oder Polycarbonat gefertigte Kuppel blockiert UV-Strahlen und lenkt die Lichtstrahlen in ein Aluminiumrohrsystem, das einem Lüftungssystem ähnelt. ^{[ 4 ]}

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  Die aktive Tageslichtnutzung erfolgt mittels eines röhrenförmigen Tageslichtgeräts (TDD).
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  TDD-Oberlicht auf der Dachterrasse der Liverpool Central Library

Schrägverglasungen unterscheiden sich von anderen „Oberlichtern“ dadurch, dass eine Einheit aus mehreren Füllpaneelen in einem Rahmensystem besteht, das in der Regel für ein bestimmtes Projekt entworfen und vor Ort abschnittsweise montiert wird.

Gehwegleuchten sind begehbare Oberlichter. Sie werden als Oberlichter in Gehwege, offene Bereiche und gut beleuchtete Innenböden eingelassen . ^{[ 5 ]}

Prismenleuchten werden manchmal als Oberlichter verwendet; sie lenken das durchscheinende Licht um.

Solararchitektur bedeutet, Gebäude so zu planen, dass sie Sonnenwärme und -licht optimal nutzen, insbesondere im Hinblick auf die Nutzung von Solarenergie. Oberlichter werden häufig zur Tageslichtnutzung in Wohn-, öffentlichen und Gewerbegebäuden eingesetzt. Mehr Tageslicht kann den Verbrauch elektrischer Beleuchtung reduzieren und kleinere Fensterflächen (Seitenlicht) ermöglichen, was Energie spart, Kosten senkt und die Umweltbelastung verringert. In manchen Gebäuden kann der Energieverbrauch für die Beleuchtung durch Tageslicht um bis zu 80 % gesenkt werden. ^{[ 6 ]}

Oberlichter (Dachfenster) und Seitenlichter (Fenster) eignen sich gut, um die Tageslichtnutzung zu maximieren:

1. Durch die Oberbeleuchtung lassen sich zentrale Bereiche eines Gebäudes gezielt ausleuchten.
2. Tageslicht steht den ganzen Tag über zur Verfügung, sowohl durch natürliches Himmelslicht als auch durch direkte Sonneneinstrahlung.
3. Moderne transparente und/oder lichtdurchlässige Verglasungen können eingesetzt werden, um Blendung zu vermeiden, das Einfangen von Sonnenlicht in flachen Winkeln zu erleichtern und das Licht auf größere Bodenflächen zu streuen.

Selbst an bewölkten Tagen ist die Beleuchtung durch Oberlichter drei- bis zehnmal effizienter als die Beleuchtung durch die Seite. ^{[ 7 ]}

Beispiele für große Glasdächer aus dem 19. Jahrhundert

Viele jüngste Fortschritte bei Glas- und Kunststofffüllungssystemen haben allen Oberlichttypen erhebliche Vorteile gebracht. Einige dieser Fortschritte verbessern die Wärmedämmung, andere konzentrieren sich auf die Erhaltung und Nutzung des Tageslichtpotenzials, und wieder andere dienen der Verbesserung von Festigkeit, Langlebigkeit, Feuerbeständigkeit und anderen Leistungsmerkmalen.

Moderne Dachfenster mit Glasfüllung (Fenster) verwenden typischerweise Isolierglaseinheiten (IGU) mit zwei Glasscheiben. Diese Produkte sind nach NFRC-Normen hinsichtlich ihrer Lichtdurchlässigkeit zertifiziert. Konstruktionen mit drei Scheiben können in den kältesten Klimazonen unter Umständen wirtschaftlich sinnvoll sein, führen aber durch die dritte Glasscheibe zu einem geringeren Lichtverlust.

Glasbauteile verfügen typischerweise über mindestens eine Wärmedämmschicht (Low-E-Beschichtung) auf einer oder mehreren Glasoberflächen, um den U-Wert und insbesondere den SHGC-Wert durch Reduzierung der Wärmestrahlung zu senken. Verschiedene Low-E-Beschichtungen verringern zudem den Tageslichteinfall in unterschiedlichem Maße. Häufig wird hochreines Edelgas im Zwischenraum der Scheiben verwendet, und Fortschritte bei thermisch effizienten Glaszwischenräumen und Tragelementen können die Wärmeleistung von Glas-Lichtkuppeln weiter verbessern.

Kunststoffverglasung wird häufig in Oberlichtern und thermisch geformten Dachfenstern eingesetzt. Diese Konstruktionen bestehen typischerweise aus thermisch geformten Kuppeln, aber auch vorgeformte Varianten sind nicht unüblich. Kuppelförmige Oberlichter werden üblicherweise auf Flachdächern verwendet. Die Kuppelform ermöglicht das Abfließen von Wasser und Glut.

Die in Dachfenstern verwendeten Kunststoffe sind UV-stabilisiert und können weitere Verbesserungen zur Optimierung der Wärmedämmung aufweisen. Das Fehlen anerkannter Normen zur Messung der Lichtdurchlässigkeit stellt einen Nachteil beim Vergleich und der Auswahl von Dachfenstern mit Kunststoffverglasung dar.

Acrylglas ist das am häufigsten verwendete Kunststoffglas für Kuppeloberlichter. Polycarbonat und Copolyester werden jedoch ebenfalls als Verglasung eingesetzt, wenn zusätzliche Eigenschaften wie beispielsweise Schlagfestigkeit erforderlich sind. ^{[ 8 ]}

NFRC: Bewertung der Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren Bereich.

U-Wert: Gibt die Wärmeverlustleistung einer Gebäudekonstruktion an.

SHGC – Solar Heat Gain Coefficient: misst den Wärmeübergang der Konstruktion von außen nach innen durch Sonnenlicht.

In den USA werden diese Eigenschaften als Dezimalzahl zwischen null und eins angegeben, wobei niedrigere Werte eine geringere Wärmedurchgangsrate bedeuten. Je nach geografischer Region variieren die optimalen Werte für den U-Wert und den SHGC-Wert. In den sonnigen südlichen Klimazonen ist ein niedriger SHGC-Wert wichtiger als ein niedriger U-Wert. In den kühleren nördlichen Klimazonen ist ein niedrigerer U-Wert wichtiger, und ein höherer SHGC-Wert kann gerechtfertigt sein.

Bei der Auswahl von Dachfenstern wird ein ausgewogenes Verhältnis zwischen niedrigem U-Wert und optimalen SHGC-Werten angestrebt, wobei gleichzeitig ausreichend Tageslicht zur Minimierung des Bedarfs an künstlicher Beleuchtung erhalten bleiben soll. Automatische Lichtsensoren zur Steuerung der elektrischen Beleuchtung maximieren die Energieeinsparung.

Eine Studie kam zu dem Schluss, dass Schüler in Klassenzimmern mit optimaler Tageslichtnutzung deutlich höhere Testergebnisse erzielen als in Klassenzimmern ohne Tageslicht. ^{[ 9 ]} Andere Studien zeigen, dass Tageslicht das physiologische und psychische Wohlbefinden positiv beeinflusst, was in vielen Bereichen, beispielsweise im Einzelhandel, die Produktivität steigern kann.

Hinsichtlich der Kosteneinsparungen berichtete das US-Energieministerium, dass viele Gewerbegebäude durch die optimale Nutzung von Tageslicht ihre Gesamtenergiekosten um bis zu ein Drittel senken können. Die meisten in den letzten Jahren errichteten Lagerhallen und Großmärkte nutzen Oberlichter in großem Umfang, um Energie und Kosten zu sparen.

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