Forum Building Science 2015 Tageslicht nützen und vor Überwärmung schützen. Optimierung transparenter Bauteile am Beispiel der Sanierung des BG +BRG Rechte Kremszeile, Krems. Hannes Gerstmann, Ing. Repräsentant des Bundesverbandes Sonnenschutztechnik Österreich 2353 Guntramsdorf, Mühlgasse 7, [email protected], www.bvst.at 6.5.2015 | H. Gerstmann 1 Forum Building Science 2015 Motivation Zielsetzung Planung Umsetzung 6.5.2015 | H. Gerstmann 2 Forum Building Science 2015 Süd NW Checkliste Energie + Klima Überwärmungsschutz (g) ● Nachtauskühlung ● Solare Heizwärme (QSol) ● Wärmeschutz (U) ● Tageslichtnutzung (TL) ● Energiebilanz (g+U+TL) ● CO2-Fußabdruck ● SuW Checkliste Komfort Behaglichkeit (↙°C) ● Behaglichkeit (↗°C) ● Blendschutz ● Tageslichtqualität (Ra) ● Ausblick / Einblick ● Schallhemmend (↙dB) ● West Checkliste Sonstiges ☺ Ästhetik ● Stabilität ● 6.5.2015 | H. Gerstmann Bilder Gerstmann 3 Forum Building Science 2015 Checkliste Energie + Klima Überwärmungsschutz (g) ● Nachtauskühlung ● Solare Heizwärme (QSol) ● Wärmeschutz (U) ● Tageslichtnutzung (TL) ● Energiebilanz (g+U+TL) ● CO2-Fußabdruck ● Kein Rendering! Vision eines Raumes - unverfälschtes Tageslicht (farbneutrales Glas) 2. Nov. 10:50 28. Jul. 10:10 Checkliste Komfort Behaglichkeit (↙°C) ● Behaglichkeit (↗°C) ● Blendschutz ● Tageslichtqualität (Ra) ● Ausblick / Einblick ● Schallhemmend (↙dB) ● Checkliste Sonstiges ☺ Ästhetik ● Stabilität ● 6.5.2015 | H. Gerstmann Bilder Gerstmann 4 Forum Building Science 2015 Herausforderung Belichtung von Räumen mit Tageslicht Beleuchten mit Tageslicht Zenit/Horizont – Verhältnis 3/1 Sonnenschutzlösungen zu Lasten der Tageslichtnutzung Lichtfalle 1: Sonnenschutzglas Lichttransmission ca. 40% Lichtfalle 2: Gitterost Lichttransmission ca. 24% Lichtfalle 3: Großlamellen Lichttransmission ca. 12% Lichtfalle 4 Sonnenschutzfolie Lichttransmission ca. 4% Kunstlichtbedarf 100% Konsequenz 1. trotz Ganzglasfassade kaum Tageslicht und das nur im Nahbereich der Fassade, nicht jedoch in der Raumtiefe! 2. Das vorhandene Tageslicht ist spektral verschoben („künstliches Tageslicht“), der Außenbezug wird verfremdet! 3. Kunstlichtbedarf über den ganzen Tag! Einstrahlung West + Ost Kein Blendschutz bei seitlichem Lichteinfall von Ost und West Bilder Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 5 Forum Building Science 2015 Energieausweis Nicht-Wohngebäude Der BelEB – Beleuchtungsenergiebedarf muss nicht nachgewiesen werden! Er wird auf Grund des Nutzungsprofils ermittelt – die Belichtungsqualität (Lichttransmission) der Fassade wird nicht berücksichtigt! 6.5.2015 | H. Gerstmann 6 Forum Building Science 2015 West Checkliste Energie + Klima Überwärmungsschutz (g) ● Nachtauskühlung ● Solare Heizwärme (QSol) ● Wärmeschutz (U) ● Tageslichtnutzung (TL) ● Energiebilanz (g+U+TL) ● CO2-Fußabdruck ● Checkliste Komfort Behaglichkeit (↙°C) ● Behaglichkeit (↗°C) ● Blendschutz ● Tageslichtqualität (Ra) ● Ausblick / Einblick ● Schallhemmend (↙dB) ● Checkliste Sonstiges ☺ Ästhetik ● Stabilität ● 6.5.2015 | H. Gerstmann Bild Gerstmann 7 Forum Building Science 2015 Ost Ost Checkliste Energie + Klima Überwärmungsschutz (g) ● Nachtauskühlung ● Solare Heizwärme (QSol) ● Wärmeschutz (U) ● Tageslichtnutzung (TL) ● Energiebilanz (g+U+TL) ● CO2-Fußabdruck ● West Checkliste Komfort Behaglichkeit (↙°C) ● Behaglichkeit (↗°C) ● Blendschutz ● Tageslichtqualität (Ra) ● Ausblick / Einblick ● Schallhemmend (↙dB) ● Nord Checkliste Sonstiges ☺ Ästhetik ● Stabilität ● 6.5.2015 | H. Gerstmann Bilder Gerstmann 8 Forum Building Science 2015 Transparente Bauteile Zielkonflikte Schutz- und Versorgungsanforderungen Schutzfunktionen Versorgungsfunktionen Privatsphäre (Einblick, Einbruch) Blendschutz Sommerlicher Hitzeschutz Durchsicht Kontakt zur Außenwelt Tageslichtnutzung Winterliche Wärmegewinne Quelle: Bartenbach Lichtlabor 6.5.2015 | H. Gerstmann 9 Forum Building Science 2015 Anerkannter Nutzen variabler Beschattungen Gebäuderichtlinie → Energieeffizienzmaßnahme Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden, 2010 Klimaberichte → Maßnahme zur CO2-Reduktion Karl-Heinz Florenz „2050 Die Zukunft beginnt heute - Empfehlungen für eine künftige integrierte EUKlimaschutzpolitik", 2009 Austrian Panel on Climate Change (APCC) „Österreichische Sachstandbericht Klimawandel 2014“ EN + AT Standards → passive Maßnahme gegen Überwärmung Austrian Standards Institute ÖNORM B 8110 Teil 3 Ausgabe 2012 IEA & OECD → Energieeinsparungen Kühlen + Beleuchten International Energy Agency „Technology Roadmap: „Technologieleitfaden - Roadmap Energieeffiziente Gebäudehüllen“, 2013 Green Building → Gesundheit und Wohlbefinden Green Building Council „The Business Case For Green Building”, 2013 6.5.2015 | H. Gerstmann 10 Forum Building Science 2015 Wir haben unser Leben umgestellt! 6.5.2015 | H. Gerstmann 11 Forum Building Science 2015 Gutes Licht stimuliert Körper Geist und Seele Lichtmenge ……. biologischer Taktgeber Blendungsrisiko (visuelle Qualität) Tageslichtautonomie - „belichten statt beleuchten!“ Lichtrichtung .… Schattigkeit (Dynamik des Tages) Raumwirkung (Qualität des Raumes) Zeitgeber Lichtfarbe ……. beeinflusst die Stimmung stimuliert Hormonbildung unverfälschter Sichtbezug (Qualität der Information) Lichtspektrum …. stimuliert Wach / Schlafrhythmus steuert biologisch Prozesse, z. B. Vitamin D 6.5.2015 | H. Gerstmann 12 Forum Building Science 2015 Dynamisches Tageslicht informiert und triggert den Menschen Bilder Arch. Radinger DU-Krems / Grafiken Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 13 Forum Building Science 2015 Klarer Himmel Ra 99% 2-Scheiben Wärmeschutzglas ohne Beschattung g 0,65 / TL 80% / Ra 97% 2-Scheiben Wärmeschutzglas mit textiler Beschattung g <0,10 / TL 10% / Ra 97% 2-Scheiben Sonnenschutzglas 65/38 g 0,39 / TL 65% / Ra 86% 2-Scheiben Wärmeschutzglas mit Folie g 0,36 / TL 38% / Ra 97% 2-Scheiben Wärmeschutzglas mit Folie g 0,25 / TL 7% / Ra 78% Halogenstrahler Ra 89% 6.5.2015 | H. Gerstmann Kompakt-Leuchtstoffröhre Ra 80% LED-Leiste Ra 65% Grafiken 14 Gerstmann Forum Building Science 2015 GBC: The Impact of Green Building on Health and Wellbeing. Net present value analysis of the OPERATIONAL COST and PRODUCTIVITY and HEALTH BENEFITS of LEED certified buildings. Source: World Green Building Council, 2013 “The Business Case For Green Building” 6.5.2015 | H. Gerstmann 15 Forum Building Science 2015 Motivation Zielsetzung Planung Umsetzung 6.5.2015 | H. Gerstmann 16 Forum Building Science 2015 Fallbeispiel Sanierung Gymnasium Rechte Kremszeile, Krems Bauherr: Projektleiter: Architekt: Bauphysik: Tageslicht: BIG ADir. Ing. Herwig Wolloner DI. Stefan Nöbauer / Trafo DI. Ernst Kainmüller / Bauklimatik Ing. Gerstmann / Geniolux wesentliche Anforderungen an das Fenster Frischluft ohne Komfortlüftung Sommertauglichkeit mittels Sonnenschutz und Nachauskühlung (ohne Raumkonditionierung) Beleuchtung vorwiegend mit Tageslicht und hohem Farbwiedergabeindex Heizwärmereduktion mittels solaren Gewinnen Blendschutz (Direkt- und Kontrastblendung) Sichtbezug – möglichst frei und natürlich Benutzerfreundlichkeit „Vandalismustauglich“ Umweltverträgliche Komponenten Kostenrahmen 6.5.2015 | H. Gerstmann 17 Forum Building Science 2015 Zielsetzungen Sonne & Licht Nachhaltigkeit z.B. durch die Ressource Tageslicht Leistungsförderndes Umfeld – thermischer Komfort Leistungsförderndes Umfeld – visueller Komfort Leistungsförderndes Umfeld – artgerechtes Licht 6.5.2015 | H. Gerstmann 18 Forum Building Science 2015 Die Atmosphäre eine natürlich belichteten Raumes Bild Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 19 Forum Building Science 2015 Quelle: Pilkington 6.5.2015 | H. Gerstmann Bilder Gerstmann 20 Forum Building Science 2015 Lichtangebot transparenten Bauteil besser nutzen Eintrag Sonne und Licht nutzer- und klimagerecht regeln Sommer Tag CO2-Bilanz Belichten 150 kg CO2 Grafiken: Warema 6.5.2015 | H. Gerstmann 21 Forum Building Science 2015 Gymnasium Krems - Tageslicht in der Schule KONZEPT TRANSPARENTE BAUTEILE: 1. Glas mit hoher Lichttransmission 2. Bedarfsgerechtes Regeln des Energie und Lichteintrages (teils manuelle, teils automatisch)! 3. Hoher Komfort funktioniert nur mit informierten NutzerInnen. Quelle. Schlotterer 6.5.2015 | H. Gerstmann 22 Forum Building Science 2015 Motivation Zielsetzung Planung Umsetzung 6.5.2015 | H. Gerstmann 23 Forum Building Science 2015 Klassenraum vor der Sanierung Desolate Fenster und Verschattungen mit geringem Außenbezug 6.5.2015 | H. Gerstmann Bild: Gerstmann 24 Forum Building Science 2015 Musterklasse - Entwicklung des finalen Fensters Fenster mit Tageslichtraffstore Fenster mit Lichtlenkung ohne Verschattung Fenster mit Lichtlenkung und Blendschutz Bilder: Gerstmann Fenster „nackt“ 6.5.2015 | H. Gerstmann 25 Forum Building Science 2015 Tageslichtberechnung und Simulation 6.5.2015 | H. Gerstmann 26 Forum Building Science 2015 Motivation Zielsetzung Planung Umsetzung 6.5.2015 | H. Gerstmann 27 Forum Building Science 2015 Tageslicht in der gesamten Schule Bilder: Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 28 Forum Building Science 2015 Bilder: Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 29 Forum Building Science 2015 Bilder: Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 30 Forum Building Science 2015 Bilder: Gerstmann 6.5.2015 | H. Gerstmann 31 Forum Building Science 2015 Klassenraum nach der Sanierung Verschattung mit Tageslicht und Transparenz 6.5.2015 | H. Gerstmann Bild Gerstmann 32 6.5.2015 | H. Gerstmann 13:39:16 13:33:16 13:27:16 13:21:16 13:15:16 13:09:16 13:03:16 12:57:16 12:51:16 12:45:16 12:39:16 12:33:16 12:27:16 12:21:16 12:15:16 12:09:16 12:03:16 11:57:16 11:51:16 11:45:16 11:39:16 11:33:16 11:27:16 11:21:16 11:15:16 11:09:16 11:03:16 10:57:16 10:51:16 10:45:16 10:39:16 10:33:16 10:27:16 10:21:16 10:15:16 5000 10:09:16 6000 10:03:16 7000 09:57:16 09:51:16 09:45:16 Forum Building Science 2015 Tageslichtprofil: Lichtmenge absolut (zeitlich und räumlich) 9000 8000 0,25m 2,5m 4,5m 4000 3000 2000 1000 0 33 Forum Building Science 2015 Bilder: Gerstmann Positionierung Lamellen und Behanghöhe je nach Erfordernis Sonnenschutz mit Tageslichtnutzung mit eingeschränktem Außenbezug (Blendschutz) 6.5.2015 | H. Gerstmann Blendschutz gegen gleißenden Himmel mit sehr gutem Außenbezug 34 Forum Building Science 2015 Tageslichtverteilung über den gesamten Raum Eine hohe Lichttransmission der Verglasung ist entscheidend! Vorteil: kostengünstiger als Glas mit komplexen Beschichtungen! 6.5.2015 | H. Gerstmann Bilder: Gerstmann 35 Forum Building Science 2015 Tageslichtquotient und Lichtverteilung 12% 0% freier Lichteinfall F4-6/33%/Tlo Tagelichtnutzung Winter 10% F4-6/33%/AS Tagelichtnutzung Sommer Blendschutz gegen Himmel F4-6/33%/0° 8% Tagelichtnutzung < 20 kLx F4-6/100%/Tlo Sonnenschutz + Tageslicht F4-6/100%/AS 6% 4% 2% 0% 1,5m 2,5m 3,5m 4,5m 5,5m Der Raum wird sehr gleichmäßig ausgeleuchtet – auch in der Raumtiefe! 6.5.2015 | H. Gerstmann 36 Forum Building Science 2015 Optimierung Die Steuerung lässt sich sehr leicht anpassen Die Bedienung ist z. Z. bewusst sehr einfach gehalten: Automatik bei Sonne und Zeitsteuerung für Reset (Ausgangsposition) Manuelle Bedienung Auf / Ab / Stopp / Abdunkeln! Optimierung der Steuerung nach Fassadenorientierung, Raumnutzung, Positionierung Behänge bzw. Lamellen sonstigen Erfahrungen Voraussetzung für Optimierung Check ob mit den Jalousien der Raum richtig belichtet werden kann probieren – fragen - kritisieren - notieren 6.5.2015 | H. Gerstmann 37 Forum Building Science 2015 6.5.2015 | H. Gerstmann 38 Forum Building Science 2015 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 6.5.2015 | H. Gerstmann 39
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