19. November 2019

Im rechten Licht

Gesünder leben und arbeiten mit natürlichem Tageslicht

In unserem üblichen Uumfeld halten wir uns meist zu wenig im natürlichen Tageslicht auf. Dabei spielt die Qualität des Lichts eine entscheidende Rolle. Wie Tageslicht wirkt und welche Rolle Glas und Fenster dabei spielen, erläutert Ralf Vornholt in diesem Beitrag.

Lichtdurchflutetes Arbeiten in einem Bürogebäude von Ingenhoven Architects
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© SAINT-GOBAIN GLASS Deutschland GmbH, Architekt: Ingenhoven Architects, Fotograf: H.G. Esch

Helligkeit und natürliches Licht sind bei zahlreichen Architekten, Planern und Bauherren en vogue. Kaum jemand möchte heute noch in dunklen Hütten leben und aus kleinen Fenstern das Treiben vor dem Haus beobachten. Gefragt sind daher imposante Fensterfronten und Dachfenster, die einen freien und ungetrübten Blick nach draußen ermöglichen, viel Tageslicht hereinlassen und die solaren Gewinne im Frühling, Herbst und Winter nutzen. Dass natürliches Tageslicht entscheidend zum menschlichen Wohlbefinden beiträgt, ist unumstritten. Allerdings ist erst wenigen Menschen bewusst, dass Glas und Fenster auch einen wichtigen Beitrag zur Gesundheit und zu gesundem Wohnen und Arbeiten leisten. Denn die Qualität des Lichts spielt eine entscheidende Rolle; herkömmliches Kunstlicht kann natürliches Tageslicht nicht ersetzen. Dies wird deutlich, wenn man die Spektren verschiedener Lichtquellen mit dem Tageslicht vergleicht.

Lichtspektren

Im Vergleich zu Tageslicht bietet etwa die Leuchtstofflampe lediglich einen Farbeindruck von Weiß. Das Spektrum ist stark beschnitten. Noch dramatischer stellt sich die Situation bei der Energiesparlampe dar: Abgesehen von den Primärfarben, die zusammen Weiß ergeben, ist von den anderen Wellenlängen des Tageslichts kaum etwas enthalten. Das Spektrum einer Glühbirne kommt dem von natürlichem Tageslicht zwar am nächsten, jedoch wird deutlich, dass die Energie der Glühlampe zu 95 % in Wärme und nur zu 5 % in Licht umgewandelt wird – eine nicht sehr effektive Bilanz. Außerdem ist der Anteil von Blau- und Grünanteilen im Lichtspektrum äußerst gering. Das heißt also: Die biologische Wirksamkeit von Kunstlicht ist verglichen mit natürlichem Tageslicht stark eingeschränkt. Dies bestätigt auch Alexander Wunsch von der Medical Light Consulting GmbH in Heidelberg, der seit Jahren den Einfluss des Tageslichts auf das menschliche Wohlbefinden und die Gesundheit erforscht. Seiner Ansicht nach ist natürliches Tageslicht ein „perfekter Cocktail aus unterschiedlichen Wellenlängen. Natürliches Licht ist der zentrale Reiz für biochronologische Funktionen.“ Nur Tageslicht wirke regulierend auf den Körper, dies könne kein Kunstlicht ersetzen, so Wunsch.

Tageslichtquotienten

In der DIN 5034 findet man für Aufenthaltsräume die Forderung nach einem Tageslichtquotienten D = 0,95. Für „Sehaufgaben“ wird im allgemeinen D = 2,0 angesetzt. Mit dem Tageslichtquotienten werden die Innen- und die Außenbeleuchtung – bezogen auf eine bestimmte Höhe (Arbeitshöhe, z. B. Tischplatte) – zueinander in Beziehung gesetzt (siehe Kasten). Hier geht es allerdings primär um die Beleuchtungsstärke und weniger um die Tageslichtqualität: An einem bewölkten Tag werden außen durchaus noch 45.000 Lux erreicht. Zum Vergleich: Bei einem Tageslichtquotienten von 0,95 werden in der Raummitte im Winter allerdings teilweise gerade einmal 100 Lux erreicht. Die Anforderungen an „Sehaufgaben“ liegen durchschnittlich bei etwa 500 Lux. Doch nach einschlägiger Expertenmeinung ist für einen gesunden Tag- und Nachtrhythmus eine Beleuchtungsstärke von mindestens 1.000 Lux erforderlich.

Empfohlene Beleuchtungsstärken nach Räumen (DIN 12464 Teil 1)
Räume im Wohnbereich Anforderung Beleuchtungsstärke [lx]
Wohnräume, Essräume, Schlafzimmer Angenehmes Raumklima/ Wohlbefinden Nach individuellem Empfinden
Garderobe, Flure und Treppen Orientierung ca. 50- 100 lx
Essbereich Angenehmes Raumklima/ Wohlbefinden ca. 200-300 lx
Arbeitsräume Normale Sehaufgaben, kleine Details mit mittleren Kontrasten ca. 300-500 lx
Küche Gutes und sicheres Arbeiten, mittlere Kontraste ca. 200-300 lx, über Arbeitsbereichen ca. 300-500 lx
Bad Gutes Erkennen von Kontrasten ca. 400-500 lx

Mindest-Beleuchtungsstärke

Anerkannte Zertifizierungssysteme für nachhaltiges Bauen, wie z. B. die DGNB, sehen erst bei einem Tageslichtfaktor von mindestens 3,0 % eine sehr gute Tageslichtmenge sichergestellt. Der neue europäische Normenentwurf zu Tageslicht empfiehlt eine Mindest-Beleuchtungsstärke von 300 Lux, und zwar nicht nur in der Raummitte, sondern für mindestens 50 % der Fläche jedes Raumes und für die Dauer von mindestens 50 % der Tageslichtstunden. Diese Werte gelten für gutes Sehen. Anforderungen an die biologische Wirksamkeit von Tageslicht verlangen nach weit höheren Werten: Wissenschaftliche Studien gehen derzeit davon aus, dass Tageslicht in Innenräumen biologisch wirksam ist, wenn mindestens 1.000 Lux über einen Zeitraum von zwei bis drei Stunden pro Tag zur Verfügung stehen.

Tageslichtautonomie

Ein weiterer Ansatz ist die Tageslichtautonomie, deren Wert eine Aussage über den Zeitraum ermöglicht, während dem eine ausreichende Tageslichtversorgung gegeben ist. So bedeutet eine Tageslichtautonomie von 50 %, dass während 50 % der Aufenthaltszeit kein Kunstlicht für die Beleuchtung aufgewendet werden muss. Nun muss man wissen, dass die Tageslichtautonomie in unseren Breitengraden kaum 100 % betragen kann, da die Tageslänge im Vergleich zur Nutzungszeit während der Wintermonate zu gering ist. Allerdings gilt generell: Hohe Tageslichtquotienten erhöhen in der Regel auch die Tageslichtautonomie. Eine Tageslichtautonomie von 75 % bedeutet, dass ein Raum zu ca. zwei Dritteln der Nutzungszeit ohne künstliche Beleuchtung auskommt. Hohe Fenster und Wandoberflächen mit höherer Reflektion vergrößern daher die Tageslichtautonomie entscheidend.

Energieeinsparung kontra Tageslicht?

Fenster haben sich in den letzten 40 Jahren stark verändert. Das betrifft nicht nur das Design und die Wärmedämmwerte, sondern auch die Rahmenbreiten und die Lichtdurchlässigkeiten. Nachstehende Tabelle zeigt die Entwicklung von unbeschichtetem Zweifach-Isolierglas über die ersten Dreifach-Isoliergläser bis hin zum Dreifach-Isolierglas der neuesten Generation. Beim Zwei-Scheiben-Isolierglas war es dank einer stetigen Weiterentwicklung der Beschichtungstechnik möglich, die Ug-Werte bis auf ca. Ug = 1,1 W/m²K abzusenken und dabei nur geringe Einbußen bei der Lichttransmission in Kauf nehmen zu müssen. Allerdings ließen sich Beschichtungen, die für Zweifach- Isoliergläser entwickelt wurden, auch für Dreifach-Isolierglas verwenden. Als Ergebnis konnte der Ug-Wert damit noch einmal stark gesenkt werden. Dies hatte allerdings eine stark verringerte Lichttransmission zur Folge, die typischerweise bei ca. 71 % lag. Beim unbeschichteten Zweifach-Isolierglas waren es immerhin noch über 80 %. Das Floatglas wurde etwas heller und die Lichttransmission stieg wieder etwas an. Erst mit der neuesten Generation von Beschichtungen nähert man sich beim Dreifach-Isolierglas wieder einer Lichttransmission von 80% an. Der Einfluss auf den Tageslichtquotienten und die Tageslichtautonomie ist somit durchaus erheblich.
Durch gute Planung sind in Fensternähe hohe Tageslichtquotienten erreichbar. In den Wintermonaten können damit Beleuchtungsstärken von bis 1.000 Lux erzielt werden. Modell-Bauprojekte mit flächendeckenden Tageslichtquotienten teilweise weit über 4,0 zeigen den enormen Wohnwertzuwachs bei einer sehr guten Tageslichtversorgung.

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