Eine Information des FVLR FachverbandTageslicht und Rauchschutz e. V.

Lichtkuppeln undLichtbänder

Inhalt

Vorwort

Gesetzliche Grundlagen

Produktivität und Betriebsklima

Natürliche Be- und Entlüftung

Dimensionierung einer freien Lüftung

Berechnungsformeln

Auswahl der Geräte

Eckdaten zur Berechnung– Checkliste

Weitere FVLR-Schriften

Zusammenfassung

Heft 10

Aktualisierte

NeuauflageZusatznutzen: RaumlüftungGrundlagen – Dimensionierung –Berechnungsformeln

2

Einen großen Teil des Tages ver-bringt der Mensch am Arbeits-platz. Menschengerechte Arbeits-bedingungen sind die Vorausset-zung für die Erhaltung derGesundheit und eine gute Lei-stungsfähigkeit. Die natürlicheBe- und Entlüftung durch Licht-kuppeln und Lichtbänder verbes-sert auf wirtschaftliche Weise dieLuftverhältnisse am Arbeitsplatz.

Ein bedeutender Schritt zur Huma-nisierung des Arbeitslebens war1975 die Einführung der Arbeitsstät-tenverordnung (ArbStättV), die imAugust 2004 den Regelungen derEuropäischen Arbeitsstätten-Richtli-nie angepasst wurde. Sie enthält dieGrundlagen für eine menschenge-rechte Gestaltung aller Arbeitsplätze.Dabei werden die Grundforderungendes Baurechts hinsichtlich der be -son deren Bedürfnisse des Arbeits-schutzes ergänzt.

ArbStättV Anlage 1 Punkt 3.6Ein wichtiger Grundsatz des betrieb-lichen Gesundheitsschutzes ist inder Anlage 1 zur Arb-StättV in Punkt 3.6Lüftung (1) festge-legt: „In um schlos -senen Arbeitsräu-men muss unterBerücksichtigung derArbeitsverfahren, derkörperlichen Bean-spruchung und derAnzahl der Beschäf-tigten sowie der son-stigen anwesendenPersonen ausrei-

Gesetzliche Grundlagen

Natürliche Lüf-tung verbes-sert das Raum-klima.

VorwortRauch- und

Wärmeabzugsanlagensind unverzichtbarerBestandteil wirksamer

Brandschutzkonzepte. Sie werdenals Haubenlüfter, Jalousien oderLicht kuppeln, teilweise in Lichtbän-dern integriert, eingebaut. Ihr Arbeits-prinzip ist einfach: Die heißen Brand-gase steigen infolge des thermischenAuftriebs nach oben und werdenüber die Dachöffnungen nach außenabgeführt. Von unten kann kalte Luftnach strömen. Dadurch bleibenFlucht- und Rettungswege rauchfrei.

Dasselbe physikalische Naturgesetzkann auch zur täglichen Raumlüftungherangezogen werden. Wärme undverbrauchte Raumluft steigen nachoben und entweichen durch Öff -nungen im Dach. Durch entspre-chende Zuluftöffnungen wird vonunten Frischluft zugeführt. Diese sogenannte freie natürliche Lüftungkommt ohne Fremdenergie und auf-wendige Anlagentechnik aus.

Für ihren rationellen Einsatz gebendie in dieser Broschüre zusammen-gestellten lüftungstechnischenGrundlagen Architekten, Planernund Bauherren wichtige Hinweise.

Klaus Meisen, öffentlich bestellterund vereidigter Sach -verständiger fürRauch- und Wärme -abzugs anlagen

chend gesundheitlich zuträglicheAtemluft vorhanden sein.“

ArbStättV Anlage 1 Punkt 3.5Zusätzlich wird im Punkt 3.5 Raum-temperatur (1) der Anlage 1 der Arb-StättV gefordert, dass eine gesund-heitlich zuträgliche Raumtemperaturbestehen muss sowie unter (2),dass Oberlichter eine Abschirmunggegen übermäßige Sonneneinstrah-lung ermöglichen müssen.

ASR 5Die gegenwärtig gültige Arbeitsstät-ten-Richtlinie 5 definiert Lüftung als„Erneuerung der Raumluft durchdirekte oder indirekte Zuluft durchAußenluft.“ Sie kann erfolgen durchfreie Lüftung oder lüftungstechni-sche Anlagen. Unter freier Lüftungist eine Lufterneuerung zu verste-hen, die durch Ausnutzung dernatürlichen Druckunterschiede infol-ge von Wind und/oder Temperatur-unterschieden zwischen innen undaußen ohne Verwendung von Venti-latoren hervorgerufen wird.

2

Hinsichtlich der Luftqualität legt ASR 5fest: „Ausreichend gesundheitlichzuträgliche Atemluft ist in Arbeits-räumen dann vorhanden, wenn dieLuftqualität im Wesentlichen derAußenluftqualität entspricht, es seidenn, dass außergewöhnliche Um-stände die Außenluftqualität beein-trächtigen.” AußergewöhnlicheUmstände sind z. B.: enge, sehr ver-kehrsreiche Straßen in Tallage ohneausreichend regelmäßige Windbe-wegungen; unmittelbare Nähe vonProduktionsanlagen mit starker Ge-ruchsbelästigung.

Anforderungen an die freieLüftungHinsichtlich der baulichen Lösungs-möglichkeiten werden vier Systemeunterschieden (s. Abb. 1). Die freieLüftung unter Einsatz von Lichtkup-peln und Lichtbändern ist den Syste-men II und IV zuzuordnen. Je nachArbeitsverfahren und körperlicherBeanspruchung des Arbeitnehmerswird bei der Bemessung der Lüf-tungsöffnungen zusätzlich nachRaumgruppen gemäß Abb. 2 unter-schieden. In Abhängigkeit von denRaumgruppen ergeben sich danngemäß Abb. 3 die erforderlichen Lüf-tungsquerschnitte bezogen aufeinen Quadratmeter Bodenfläche.

Die Be- und Entlüftungsöffnungensind so anzuordnen, dass eine aus-reichend gleichmäßige Durchlüftungder Arbeitsräume gewährleistet ist.Durch Verstellbarkeit muss eine Ver-ringerung der Lüftungsquerschnittemöglich sein. Bei natürlicher Lüf-tung müssen mindestens Lüftungs-querschnitte nach Abb. 3 vorhandensein.

LuftdurchsatzAls Orientierungswert für die ver -einfachte Dimensionierung einer na türlichen Lüftung kann eine Zu -luft fläche und eine gleich große Ab -luft fläche von jeweils 0,02 m 2 je m 2

Hallengrundfläche (2%) angenom-men werden. Unter Berücksichti-gung einer nach ASR 5 (System IV,Raumgruppe C) angenommenenLuftgeschwindigkeit von 0,21 m/s inder Zu- und Abluftöffnung ergibtsich damit ein erforderlicher Luft-durchsatz von ca. 15 m 3/h je m2

Hallengrundfläche. Bei einer Hallen-höhe von 7,5 m wird somit minde-stens ein zweifacher Luftwechselgefordert (vgl. Abb. 10 auf Seite 6).

RaumluftgeschwindigkeitJede Lüftung ist so auszulegen, dassan den Arbeitsplätzen keine Zugluftauftritt. Ob Zugluft als stö rend emp-funden wird, hängt vor wiegend vonLufttemperatur und -geschwindig-keit ab. Üblicherweise treten beieiner Lufttemperatur von 20°C undbei einer Luftgeschwindigkeit unter0,2 m/s keine Zugluft erscheinungenauf. Dieser Wert ist jedoch starkabhängig von der Empfindlichkeitder Beschäftigten, der Klei dung,dem Grad der körperlichen Anstren-gung und der Temperatur. Bei derBemessung von Abluftflä chenbesteht in der Regel keine Ge fahrvon Zuglufterscheinungen.

3

Abb. 3: Tabelle der Lüftungsquerschnitte für freie Lüftung nach ASR 5

Abb. 1: Tabelle der Systeme der freien Lüftung nach ASR 5

Abb. 2: Tabelle der Raumgruppen nach ASR 5

System I einseitige Lüftung mit Öffnungen in einer Außenwand (Zu- und Abluft öff -nun gen). Gemeinsame Öffnungen sind zulässig; Zu- und Abluftquer -schnitte sind zu addieren. Angenommene Luftgeschwindigkeit im Quer -schnitt 0,08 m/s.

System II Querlüftung mit Öffnungen in gegenüberliegenden Außenwänden oderin einer Außenwand und der Dachfläche. AngenommeneLuftgeschwindigkeit im Quer schnitt 0,14 m/s.

System III Querlüftung mit Öffnungen in einer Außenwand und bei gegen über -liegen dem Schacht (Schachtlüftung). Die angegebenen Querschnitte be -ziehen sich auf einen Schacht von 80 cm2 freien Querschnitt und 4 mHöhe. Von der Höhe sind 3 m gegen Auskühlung geschützt. Ange -nommene Luftgeschwindigkeit im Quer schnitt 0,21 m/s.

System IV Querlüftung mit Dachaufsätzen (Dachaufsatzlüftung), wie z.B. Kuppel,Laterne, Deflektor und Öffnungen in einer Außenwand oder gegen über -liegenden Außen wänden. Angenommene Luftgeschwindigkeit im Quer -schnitt 0,21 m/s.

Raumgruppe A Arbeitsräume mit Arbeitsplätzen für überwiegend sitzende Tätigkeit

Raumgruppe B Arbeitsräume mit Arbeitsplätzen für überwiegend nichtsitzendeTätigkeit, Verkaufsräume, Friseurräume und vergleichbare Räume

Raumgruppe C Arbeitsräume mit Arbeitsplätzen für

• überwiegend sitzende und nichtsitzende Tätigkeit, wobei im Raumbetriebsbedingt mit starker Geruchsbelästigung, z.B. durchgeruchsintensive Ware, Arbeitsstoffe und dgl. zu rechnen ist.

• schwere körperliche Arbeit

* Diese Spalte gibt an, bis zu welcher Raumtiefe die verschiedenen Systeme der freien Lüftung inAbhängigkeit von der Raumhöhe noch anwendbar sind.

System

IIIIIIIV

LichteRaumhöhe(H)

bis 4 mbis 4 mbis 4 m

über 4 m

Max. zul. Raumtiefein Abhängigkeit derlichten Raumhöhe(H) in m*

2,5 x H5,0 x H5,0 x H5,0 x H

Zuluft- und gleichgroßer Abluftquerschnittpro m2 Bodenfläche in cm2

Raumgruppe A Raumgruppe B Raumgruppe C2001208080

200200140140

500300200200

44

Das richtige Raumklima ist nichtnur ein wesentlicher Bestandteileines humanen Arbeitsumfeldes,sondern zugleich ein wichtigerProduktivitätsfaktor. KeinMensch kann optimale Arbeits -ergebnisse erzielen, wenn dasKlima an seinem Arbeitsplatznicht stimmt.

Jeder Mensch braucht ausreichendSauerstoff und Frischluft, um arbei-ten zu können. Dämpfe und Stäube,

Hitze, schädliche Gase und Sauer-stoffmangel beeinträchtigen diemenschliche Gesundheit und damitauch die Leistungsfähigkeit.Schlechte Lüftungs- und Tempera-turverhältnisse bewirken eine Min-derung des Wohlbefindens und derReaktionsfähigkeit. Die Folgen sinddie Zunahme von Arbeitsunfällenund Fehlern sowie die Abnahme derLeistungsfähigkeit.

Optimale Lüftung erhöht dieProduktivitätKlimatische Störfaktoren wie zuhohe Umgebungstemperaturen undschlechte Luft wirken sich negativauf die Effizienz und die Sicherheitder Beschäftigten aus. Untersu-chungen von Arbeitspsychologenund Werksärzten haben ergeben:Mit jedem Grad Temperatursteige-rung über 20°C sinkt die Produkti-

vität. Bereits ab einer Raumtempe-ratur von 24°C setzt eine deutlicheLeistungsminderung ein. Sind dieklimatischen Umgebungsbedingun-gen, d.h. Lufttemperatur, Luftbewe-gung, Luftfeuchtigkeit und Sauer-stoffgehalt der Luft, jedoch ausge- glichen, bleibt die Leistung relativstabil.

Produktivität und Betriebsklima

Lufttemperatur ∞

C

140

130

120

110

100 Rel

ativ

e U

nfa

llrat

e

30

25

20

15

10

5

0

Leistung in Prozent

100

90

80

70

60

50

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

Lufttemperatur bei 50% Luftfeuchte

Abb 6: Diagramm zum Leistungsabfall in Abhängigkeit von der Raumtemperatur

Bereich der Leistungs -minderung

Abb. 5: Tabelle zum Zusammenhang zwischen Leistungsfähigkeit und Raum-temperatur

Abb 4: Diagramm zur Unfallrate in Abhängigkeit von Um -gebungstemperaturen

Frauen

Männer

20 °C

35–40°C

bei

50

% r

el. F

euch

tig

keit

voll leistungfähigBehaglichkeitstemperatur

Höchsterträgliche Temperaturgrenze arbeitsunfähig

UnbehaglichkeitReizbarkeitKonzentrationsmangelLeistungsabfall bei geistiger Arbeit

psychische Störungen

Zunahme von ArbeitsfehlernLeistungsabfall bei Arbeiten, die Geschick-lichkeit erfordernZunahme von Unfällen

psycho-physiologischeStörungen

Leistungsabfall bei SchwerarbeitStörung des Wasser- und SalzhaushaltesStarke Belastung von Herz und KreislaufStarke Ermüdung und drohende Erschöpfung

physiologische Störungen

5.

4.

3.

2.

1.

Leistung in Prozent

100

90

80

70

60

50

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

Lufttemperatur bei 50% Luftfeuchte

Bereich der Leistungs- minderung

Lufttemperatur ϒC

140

130

120

110

100 Rel

ativ

e U

nfa

llrat

e

30

25

20

15

10

5

0

55

Ausgeglichene Raumluftverhält-nisse sind durch öffenbare Licht-kuppeln und Lichtbänder ohnegroßen anlagentechnischen Auf-wand realisierbar.

Wird die warme Luft durch Dach -öffnungen abgeleitet und kann vonunten frische Außenluft nachfließen,kommt es auf natürliche Weise zueiner kontinuierlichen Lufterneue-rung. Ein Anstieg der Raumtempera-tur erhöht den thermischen Auftriebder Warmluft. Das Prinzip ist ein-fach. Dennoch sind die exakte Be -rechnung und Messung des freienLuftwechsels nur schwer durchführ-bar.

Das Behaglichkeitsempfinden ist beiallen Menschen unterschiedlich undvon einer Vielzahl von Einflussgrößenabhängig. Die wichtigsten Daten zurDefinition eines bestimmten Luftzu-standes sind die Effektivtemperatursowie Luftfeuchtigkeit und Luft -temperatur.

EffektivtemperaturDie Effektivtemperatur ist ein Be -haglichkeitsmaßstab, der das sub-jektive Temperaturempfinden desmenschlichen Körpers bei unter-schiedlicher Luftgeschwindigkeit,Luft- und Feuchttemperatur sowieBekleidung beschreibt.

Luftfeuchtigkeit und Luft -temperaturSoll der Mensch sich wohlfühlen, istdie Luftfeuchte – bei einer Normal-temperatur von 20 bis 22°C – zwi-schen 35 bis 65% zu halten. Beihöheren Raumtemperaturen bis zu26°C sollte sie nicht über 55% liegen.

Wassergehalt x [g/kg tr. Luft]0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

45

0

5

10

15

20

Feuchtkugeltemperatur tr [∞C]

Wär

mei

nhal

t h [k

J/kg

tr. L

uft]

Luft

tem

per

atu

r t

[∞C

]

10%

20%

50%

100%

40%

30% ϕ relat. Luftfeuchte

90%80%

70%60%

1,35

1,30

1,25

1,20

1,15

1,11 p(kg/m3)

50

55

60

30

35

40

45

10

15

20

25

-10

-5

0

5

8580

7570

65

Natürliche Be- und Entlüftung

Abb. 7: Diagramm zum subjektiven Temperaturempfinden

Abb. 8: Das Mollier-Diagramm (hx-Diagramm) verdeutlicht die

komplexen Zusammenhänge zwischen der Lufttemperatur

und dem relativen bzw. absoluten Feuchtegehalt der Luft.

Luftgeschwindigkeit in m/s

0

Trockentemperatur in ∞C

0,10

0,50

1,00

2,00

3,00 5,

00

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Nasstemperatur in ∞C

Grenze fürkörperliche Arbeit

Beginn zusätzlicherErholungsnotwendigkeit

Behaglichkeitszone

Normal-Effektivtemperatur in ∞C

(Fühlbare Temperatur)

50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

hx-Diagramm

Barometerstand: 1013 hPa

Luftgeschwindigkeit in m/s

0

Trockentemperatur in

0,10

0,50

1,00

2,00

3,00 5,

00

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Grenze fürkörperliche Arbeit

Beginn zusätzlicherErholungsnotwendigkeit

Behaglichkeitszone

Normal-Effektivtemperatur in

(Fühlbare Temperatur)

50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Wassergehalt x [g/kg tr. Luft]0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

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0

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Wär

mei

nhal

t h [k

J/kg

tr. L

uft]

Luft

tem

per

atu

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[°C

]

10%

20%

50%

100%

40%

30% ϕ relat. Luftfeuchte

90%80%

70%60%

1,35

1,30

1,25

1,20

1,15

1,11 p(kg/m3)

50

55

60

30

35

40

45

10

15

20

25

-10

-5

0

5

8580

7570

65

Feuchtkugeltemperatur tr [°C]

Wärmeinhalt tr [°C]

Abluft

ThermikneutraleZone

Zuluft

Hitzestau+

6

Das Prinzip der natürlichen Lüf -tung durch öffenbare Lichtkuppelnund Lichtbänder ist in nahezuallen Betrieben an wend bar. Ein-mal installiert, verursacht das Lüf-tungssystem keine Kosten mehr,denn es ar beitet weitgehendenergie- und wartungsfrei. Esmuss jedoch – wie jedes Lüftungs-system – professionell konzipiertwerden, um einen spürbaren Nutz -effekt ge währleisten zu können.

Grundlage jeder lüftungstechni-schen Berechnung ist die Bestim-mung des zu erwartenden Wärme -aufkommens. Die Intensität desAb luftvolumens richtet sich nachdem Dichteunterschied bzw. derTemperaturdifferenz zwischen der

last zu berücksichtigen, die durchSonneneinstrahlung auf das Gebäu-de einwirkt.

TemperaturanstiegInfolge des thermischen Auftriebssteigt die warme Luft nach oben. Siebewirkt einen kontinuierlichen An-stieg der Raumtemperatur in Abhän-gigkeit von der Raumhöhe. Zur Be-messung der täglichen Lüftung geltenfür das Maß dieses Temperaturan-stiegs je nach Betriebsart die Richt-werte entsprechend Abb. 12.

In einem Warmbetrieb steigt dieTemperatur also pro Meter Hallen-höhe um 1,2 K. Bei einer Hallenhöhevon 5 m und einer angenommenenAußentemperatur von +20°C wirdsich die Luft infolge des Wärmeauf-kommens im Gebäude an der höch-sten Stelle der Halle bis auf +26°Cerwärmen.

+20∞

+26 ∞

5m

4m

3m

2m

1m

26,0

24,8

23,6

22,4

21,2

1,6

1,3

1,0

0,6

Kalt-betrieb

Mittel-betrieb

Warm-betrieb

Betriebsart

t K/m

Abb. 9: Funktionsprinzip einer natürlichen Lüftung

Abb. 13: Darstellung des Temperatur -anstiegs

Abb. 12: Richtwerte r für den Temperaturanstieg

Kaltbetriebe 0,6 –1,0 K/m Mittelbetriebe 1,0 –1,3 K/m Warmbetriebe 1,3–1,6 K/m

Abb. 10: Empfehlungen für die Luftwechselrate

Werkstätten allgemein 2 – 5Schweißereien 5 – 8Lackierereien 10 – 30Lagerhalle Maschinenbau 1 – 2Lagerhalle Lebensmittel 4 –10Papier- und Druckindustrie 6 –15

Abb. 11: Anhaltswerte für das Wärmeaufkommen

Maschinenbaubetrieb 120 W/m2

Glüherei 110 W/m2

Schmiedehalle 400 W/m2

Kunststoffspritzerei 350 W/m2

Dimensionierung einer freien Lüftung

Innen- und Außenluft sowie derGebäudehöhe.

WärmeaufkommenDie körperliche Aktivität eines Men-schen beeinflusst seine Wärmeab-gabe. Bei sitzender Tätigkeit erzeugtein Mensch rund 100 W; bei schwe-rer körperlicher Tätigkeit können esmehr als 200 W sein. Maschinenund Beleuchtung tragen in moder-nen Arbeitsstätten den überwiegen-den Teil zum Wärmeaufkommen bei(s. Abb. 11). Als Richtwert kann gel-ten, daß 30 bis 40% der installiertenLeistung in Form von Wärme an dieRaumluft abgegeben werden.

Neben dem inneren, produktionsbe-dingten Wärmeaufkommen ist imSommer auch die äußere Wärme-

r K/m

Zur Berechnung der Lüftungs-querschnitte für eine freie Lüftungdurch öffenbare Lichtkuppeln undLichtbänder sind neben der Wär -me last auch der erforderlicheLuft durchsatz und der ther mischeAuftrieb von Bedeutung.

WärmelastDie Wärmelast kann entweder durchmesstechnische Analyse in einemvergleichbar genutzten Gebäudeoder durch Berechnung über die in-stallierten Maschinen- und sonstigenEnergieanschlussleistungen ermit-telt werden. Die Gesamtwärmelast(Qges) aus innerer Wärmelast (Qi) undäußerer Wärmelast (Qa) ist über dienatürliche Lüftung abzuführen.

Luftdurchsatz (erforderlicherVolumenstrom)Mit der ermittelten Wärmemengeund dem festgelegten Temperatur-anstieg kann die erforderliche Luft-menge zur Abführung der Wärme-last bestimmt werden.

Thermischer AuftriebDer thermische Auftrieb ist sozusa-gen der „Motor” der freien Lüftung.In Abhängigkeit von der Gebäude-höhe und dem Temperaturanstiegist er das Maß für die Geschwindig-keit, mit der die warme Luft nachoben steigt und durch die Dachöff-nungen abströmt.

Wirksame AbluftflächeMit dem ermittelten Luftdurchsatzund der berechneten Luftge-sch windigkeit kann über eine Formeldie Größe der erforderlichen Entlüf-tungsfläche bestimmt werden.

Berechnungsformeln

Formel Gesamtwärmelast in kW:Qges = Qi + Qa

Formel erforderlicher Volumenstrom in m3/s:Verf = Qges / ρL x cPL x ΔT

Formel thermische Auftriebsgeschwindigkeit in m/s:wth = √0,5 x g x h x ΔT/Ta

Formel wirksame Abluftfläche in m2:Awirk = Verf /wth

Abb. 14/15: Wenigerwitterungs -abhängige Lüftung

7

Wärmelast

8

Auswahl der GeräteDie für die natürliche Lüftung not-wendigen Durchdringungen sindin vielen Gebäuden ohnehin vor-handen, wenn großflächige bzw.innenliegende Räume mit Tages-licht zu versorgen sind. Insbeson-dere im Industriebau haben sichLichtkuppeln und Lichtbänder alsfunktionale und wirtschaftlicheBauteile durchgesetzt. Besondersvorteilhaft ist es, wenn bei ent-sprechender Ausrüstung gleichdreifacher Nutzen aus den Dach-lichtelementen gezogen werdenkann.

Lichtkuppeln und Lichtbänder wer-den in vielen Formen, Materialienund Konstruktionen angeboten. Siebestehen aus lichtdurchlässigenKunststoffen, die sich über Jahr-zehnte bewährt haben und heute als zuverlässig und langzeithaltbarangesehen werden. Neben starrenLichtkuppeln und Lichtbändern, die ausschließlich der natürlichenBe leuchtung mit Tageslicht dienen,stehen auch Dachlichtelemente mit Öffnungsmechanismus zur Ver-fügung. Sie erbringen den kosten-losen Zusatznutzen der natürlichenEntlüftung. Darüber hinaus erfüllensie mit entsprechender Zusatzaus-stattung auch noch als Rauch- undWärmeabzüge die Anforderungendes vorbeugenden Brandschutzes.

Tägliche Lüftung und Rauch-abzug im BrandfallBei der Auswahl der Dachlichtele-mente stehen zweckmäßigerweisezunächst die tageslichttechnischenAnforderungen im Vordergrund.Danach ist die Öffnungsfläche fürdie tägliche Lüftung und ggf. – jenach maßgebendem Regelwerk –die aerodynamisch wirksame oderdie geometrische Brandlüftungs-

fläche für die Rauch- und Wärmeab-zugsanlage (RWA) zu bestimmen (siehe Heft 2 der Broschürenreihedes FVLR: Rauch- und Wärmeab-zugsanlagen. Aus sicherheitstechni-schen Gründen ist die Bemessungder RWA bei der Anlagendimensio-nierung vorrangig.

Wird zur täglichen Lüftung der glei-che Öffner genutzt wie im Brandfall,kann für Lüftung und Rauchabzugdie gleiche Öffnungsfläche ange-setzt werden. In diesem Fall müs-sen jedoch die Lichtkuppeln bzw.Lichtbänder für die tägliche Lüftungvollständig geöffnet werden, waseine witterungsunabhängige Lüf-tung ausschließt. Man spricht hierauch von einer Schönwetterlüftung.

Es ist daher zu empfehlen, für dieDachlichtelemente, die für die täg -liche Lüftung genutzt werden, nureine reduzierte Öffnungsfläche an -zusetzen. Dadurch wird auch beigeringem Öffnungswinkel einefunktionsfähige und weniger regen -abhängige Dauerlüftung ermöglicht.

Abb. 16: Pneumatikantrieb

Abb. 17: Elektroantrieb

Abb. 18: Spindelantrieb

Eine Haftung oder Gewähr -leistung aus dieser Ver -öffent lichung wird aus-drücklich ausgeschlossen.

9

Eckdaten für die Berechnung – Checkliste

Die Berechnung einer natürlichenLüftung mit Lichtkuppeln undLichtbändern ist komplex undumfangreich. Die Fachberater derMitgliedsfirmen des FVLR stehenPlanern und Architekten dabeigerne unterstützend zur Seite.Um eine funktionsgerechteBemessung durchführen zu kön-nen, sollten die nachfolgendenEckdaten bzw. Berechnungs-größen zur Verfügung stehen.

Zuluftöffnungen Wie Rauch- und Wärmeabzugsanla-gen können auch Dachlichtelemen-te zur täglichen Lüftung die Abluftnur dann wirksam nach außen lei-ten, wenn im unteren Bereich desGebäudes ausreichend Frischluftnachströmen kann. Zur Vermeidungvon Zuglufterscheinungen solltendie Zuluftöffnungen sorgfältigdimen sioniert werden. Im allge -meinen kann davon ausgegangenwerden, dass die Zuluftfläche für dieRauch- und Wärmeabzugsanlageauch für die tägliche Lüftung aus-reicht. Die Zuluftgeschwindigkeitsollte in der Regel unter 0,5 bis 1,0m/s liegen. Insbesondere wenn sichArbeitsplätze in unmittelbarer Nähevon Zuluftöffnungen befinden, sind

unter Umständen geringere Zuluft-geschwindigkeiten erforderlich.

Antrieb und SteuerungDie zur täglichen Lüftung dienendenDachlichtelemente können mit ver-schiedenen Öffnungsaggregatenausgestattet werden. Für kleine Ein-zelgeräte ist in der Regel ein manu-eller Huböffner ausreichend. Beigrößeren Formaten empfiehlt sichder Einsatz eines Spindelöffners.Dieser Öffner ermöglicht eine stu-fenlose Verstellmöglichkeit übereine Handkurbel. Für hohe Hallenund/oder eine größere Anzahl vonGeräten sind elektromotorischeAntriebe (230V/24V) vorzuziehen. InIndustriebetrieben, in denen Druck-luft vorhanden ist, bieten sich Pneu-

matikzylinder an, die üblicherweisenur eine AUF/ZU-Stellung erlauben.

Die Lüftungsfunktion wird übereinen eigenen Schaltkasten mitseparaten Lüftungstastern betrie-ben. In Verbindung mit einer Wind-und Regenautomatik können dieLüftungsgeräte bei Regen bzw.unzulässig hohen Windgeschwin-digkeiten automatisch geschlossenwerden. Grundsätzlich ist in jedemFall sichergestellt, dass die RWA-Auslösung im Brandfall immer Vor-rang vor der Steuerung der täglichenLüftung und der Wind- und Regen-automatik hat.

GebäudedatenGebäudegrundfläche AH (m 2)Mittlere Gebäudehöhe Hm (m)Oberlichtfläche ADL (m 2)Restdachfläche AFD (m 2)

Daten zum WärmeaufkommenNutzungsbedingte Wärmelast qi (W/m2)innere Wärmelast Q i (kW)Sonnenintensität I (kW/m2)Energiedurchlassgrad der Oberlichter ge

Versprossungsfaktor der Oberlichter k1

Verschmutzungsfaktor der Oberlichter k2

Wärmelast der Oberlichter Q DL

Strahlungsfaktor yAbsorptionsfaktor der Dachfläche αWärmelast der Restdachfläche Q FD (kW)äußere Wärmelast Q a (kW)Gesamtwärmelast Q ges (kW)

Erläuterungen/Berechnungen

A FD = AH - A DL

Anhaltswerte s. Abb. 11 ( S. 6) Q i = AH x q x 10-3

geographisch bedingtgeräte- und materialabhängiggeräteabhängigstandortbedingtQ DL = A DL x I x ge x k 1 x k 2

Ü-Wert-abhängigmaterialabhängigQ FD = A FD x I x y x αQ a = Q DL + Q FD

Q ges = Q i + Q a

Erläuterungen/Berechnungen

GebäudedatenGebäudegrundfl äche AH (m²)Mittlere Gebäudehöhe Hm (m)Oberlichtfl äche ADL (m²)Restdachfl äche AFD (m²) AFD = AH - ADL

Daten zum WärmeaufkommenNutzungsbedingte Wärmelast qi (W/m²) Anhaltswerte s. Abb. 11 (S. 6)innere Wärmelast Qi (kW) Qi = AH x q x 10³Sonnenintensität l (kW/m²) geographisch bedingtEnergiedurchlassgrad der Oberlichter ge geräte- und materialabhängigVersprossungsfaktor der Oberlichter k¹ geräteabhängigVerschmutzungsfaktor der Oberlichter k² standortbedingtWärmelast der Oberlichter QDL QDL = ADL x l x ge x k¹ x k²Strahlungsfaktor y U-Wert-abhängigAbsorptionsfaktor der Dachfl äche α materialabhängigWärmelast der Restdachfl äche QFD (kW) QFD = AFD x l x y x αäußere Wärmelast Q³ (kW) Qa = QDL + QFD

Gesamtwärmelast Qges (kW) Qges= Qi + Qa

10

AW = 19,4 m2

tAb = 30°

Verf = 80.000 m3/h

Abb. 19: Beispiel einer Produktionshalle

60,00 m 30,00 m

hw

irk

= 8,

00 m

Hm

= 10

,00

m

Qa = 53 kW

Qi = 216 kW

Ta = 20°C

TemperaturanstiegRichtwert Temperaturanstieg r (K/m )wirksame Hallenhöhe hwirk (m)

Temperaturanstieg ΔT (K)

Erforderlicher Volumenstromspezifische Wärme der Luft cPL (kJ/(kg K)Dichte der Luft ρL (kg/m3)erforderlicher Volumenstrom Verf

Thermische Auftriebsgeschwindigkeit Erdbeschleunigung g (m/s2)Außentemperatur Ta (K)thermische Auftriebsgeschwindigkeit

Abluftfläche Awirk

Richtwert s. Abb. 12 (S. 6)von Mitte-Zuluftöffnung bisMitte-AbluftöffnungΔT = h wirk x r

konstant: 1,004konstant: 1,2 (bei 20°C)Verf = Q ges / rL x cPL x ΔT

konstant: 9,81z.B. bei 20°C: 293 Kwth = √0,5 x g x hwirk x ΔT/Ta

A wirk = Verf / wth

TemperaturanstiegRichtwert Temperaturanstieg r (K/m) Richtwert s. Abb. 12 (S. 6)wirksame Hallenhöhe hwirk (m) von Mitte-Zuluftöffnung bis

Mitte-AbluftöffnungTemperaturanstieg ΔT (K) ΔT = hwirk x r

Erforderlicher Volumenstromspezifi sche Wärme der Luft cPL (kJ/(kg K) konstant: 1,004Dichte der Luft ρL (kg/m³) konstant: 1,2 (bei 20 ºC)

erforderlicher Volumenstrom Verf Verf = Qges / ρL x cPL x Δ T

Thermische AuftriebsgeschwindigkeitErdbeschleunigung g (m/s²) konstant: 9,81Außentemperatur Ta (K) z.B. bei 20 ºC: 293 Kthermische Auftriebsgeschwindikeit wth = √0,5 x g x hwirk x Δ T/Ta

Abluftfl äche Awirk

Awirk = Verf /wth

60,00 m 30,00 m

Ta = 20 °C

Qi = 216 kW

Qa = 53 kWAw = 19,4 m2

TAb = 30 °C

Verf = 80.000 m3/h

Hm

= 1

0,00

m

hw

irk

= 8,

00 m

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Zusammenfassung

Lichtkuppeln und Lichtbänder sindBauteile mit hoher Wirtschaftlich-keit, insbesondere wenn ihre Multi-funktionalität voll ausgenutzt wird.Sie versorgen großflächige bzw.innenliegende Räume nicht nur mitkostenlosem Tageslicht, sondernkönnen gleichzeitig zur täglichenEntlüftung sowie als Rauch- undWärmeabzüge im Brandfall herangezogen werden. Der beiRWA-Geräten für die Lüftungsfunk-tion erforderliche Zusatzaufwand istgering.

Eine natürliche Lüftung mit Licht-kuppeln und Lichtbändern stellt eine energie- und kostensparendeLösung zur Schaffung guter Luftkon-ditionen dar. Die natürliche Lüftungkommt ohne komplizierte Anlagen-technik aus. Die zur Lüftung einge-setzten RWA-Geräte weisen auf-grund der besonderen Prüfung nachDIN 18232 Teil 3 eine hohe Dauer-zuverlässigkeit auf.

Um ihre Wirksamkeit sicherzustel-len, muss eine Lüftung fachgerechtausgelegt und dimensioniert wer-den. Fachleute der FVLR-Mitglieds-firmen haben die entsprechendeKompetenz, die erforderlichen Be -rech nungen durchzuführen und Pla-ner und Architekten bei der Ausle-gung und Geräteauswahl zu beratenund zu unter stützen.

Weitere FVLR-Schriften

FVLR-Publikationen zum Themavorbeugender Brandschutz kön nen als Einzel -exem plare kostenlos angefordert werdenunter www.fvlr.de/publikationen.htm.

Heft 2: Praxis der Projek-tierung von RWA mit derNeufassung der DIN 18232-2 als der allgemeinanerkannten Regel derTechnik zur Rauch- undWärmefreihaltung.

Heft 5: Tipps und Hin -weise für die Planungund Ausführung vonLichtkuppeln und Licht-bändern. Eine detaillierteÜbersicht über Dachan-schlüsse für alle am DachBeteiligten.

Heft 7: Wartung undInstandhaltung vonRauch- und Wärmeab-zugsanlagen. Ein Ratge-ber zur Sicher stellungder Funk tion von Rauch-und Wärmeabzugs-anlagen.

Heft 12: Rauchabzug immodernen Brandschutz.Experten berichten ausWissen schaft und Praxisund stellen integrierteBrandschutzkonzeptevor.

Heft 16: Ergebnis einesForschungsprojektes zur Entrauchung von Räumen über Rauch-abzüge in Wänden.

Heft 4: Verbesserte Brand-schutzkonstruk tionen fürLicht kuppeln, Lichtbänderund RWG nach DIN 18 234.Wichtige Detailinformatio-nen für Planer und Bau-leiter.

Ernst-Hilker-Straße 232758 DetmoldTelefon 0 52 31/3 09 59-0Telefax 0 52 31/3 09 59-29www.fvlr.deinfo@fvlr.de

Der FVLR stellt sich vor

■ Der FVLR Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e. V. wurde 1982 gegründet.

Er repräsentiert die deutschen Hersteller von Lichtkuppeln, Lichtbändern sowie

Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA). Langjähriges Know-how und technisch

qualifizierte Mitarbeiter bilden die Grundlage für umfassende und aktive Beratung

von Architekten, Planern und Anwendern bei der Projektierung, Ausführung und

Wartung von Dachoberlichtern und RWA. Lichtkuppeln und Lichtbänder erfüllen

vielfältige Aufgaben in der Architektur. RWA sind unverzichtbare Bestandteile des

vorbeugenden baulichen Brandschutzes. Der FVLR leistet europaweit produktneu-

trale und fundierte Forschungs- und Informationsarbeit. Er ist aktives Mitglied in

Eurolux, der Vereinigung der europäischen Hersteller von Lichtkuppeln, Lichtbän-

dern und RWA, und wirkt seit vielen Jahren an der internationalen und europäi-

schen Normungsarbeit mit.

Eine Liste aller Verbandsmitglieder finden Sie im Internet unter www.fvlr.de.

Bildnachweis: Aus dem Archiv des FVLR und seiner Mitglieds unternehmen

Eine Haftung oder Gewährleistung aus dieser und anderen Veröffentlichungen wird ausdrücklich ausgeschlossen.

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