Oberlichter: Materialien

• Thermoplaste oder

• Duroplaste.

Bei mehr als einer Schale können die Schalen unterschiedliche Dicken haben.

Die Tragkonstruktionen und -profile von Dachlichtbändern bestehen in der Regel aus stranggepressten Aluminiumprofilen. Stahlprofilkonstruktionen als Dachoberlichttragwerk kommen seltener zum Einsatz, werden aber eher für das Hallentragwerk verwendet.

Zu den wichtigen eingesetzten Materialien gehören Acrylglas, Plexiglas oder Perspex sowie PC, welches als Makrolon oder Lexan bekannt ist. Neuerdings verwendet man auch glykolisiertes Polyethylenterephthalat (PETG) und Styrol-Acrylnitril (SAN). Thermoplaste haben die Eigenschaft, dass man sie oberhalb einer bestimmten Temperatur verformen, schmelzen und auch schweißen kann. Beim Herstellungsprozess werden aus Rohgranulat mit einem Extruder Halbzeuge hergestellt. Das können sogenannte Stegdoppel- oder auch Stegdreifachplatten sein. Solche Materialien haben eine gute Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und verlieren selbst nach langer Standzeit kaum Transmissionsvermögen.

Im Gegensatz zu den Thermoplasten sind Duroplaste (fachgerecht als Duromere bezeichnet) so gut wie überhaupt nicht elastisch. Diese Chemiewerkstoffe härten nach dem Herstellungsprozess aus und sind (oberhalb ihres chemischen Zersetzungsprozesses) weder schmelz- noch schweißbar. Das bringt eine Splittergefahr und damit Verletzungsgefahr durch Glassplitter mit sich.

Die gläsernen Kuppelschalen werden im sogenannten laminierenden Handauflegeverfahren unter Verwendung von zuvor hergestellten Formen produziert. Als Material kommt GfK zum Einsatz. Die folgende Tabelle informiert über ausgewählte Materialeigenschaften.

Ausgewählte Materialeigenschaften von Duroplasten für Lichtkuppeln.

Zwecks sinnvoller Auswahl der infrage kommenden Materialien dienen noch die folgenden Hinweise. Um die hinlänglich bekannten negativen Erscheinungen vergilbter Scheiben zu vermeiden, bei denen im schlechtesten Falle sogar noch Glasfasern freiliegen,

• Verwendung hochwertiger Harze mit UV-Absorbern,

• Oberflächenschutz durch Aufbringen von Reinharzschichten (Gelocoat)

• Beimengungen von Acrylat

• sowie Oberflächenvergütung mithilfe einer PVC-Folie.

Eine weitere wichtige Anforderung besteht für die Innenscheibe bei schrägem Einbau, wie sie zum Beispiel bei Shed-Dächern vorkommt. Diese muss - wie alle über Kopf-Verglasungen - Splitter bindend sein.

Wenn es darum geht, Oberlichter in einer besonders ansprechenden architektonischen Gestalt auszuführen, können entsprechende Glaskonstruktionen eingesetzt werden. Diese bestehen aus den tragenden Metallsprossen (Stahl bzw. Aluminium), in die die Scheiben aus Isolierglas eingesetzt sind. Das Isolierglas ist mehrschichtig, und innerhalb der Schichten befindet sich entweder Luft oder ein anderes Inertgas. Diese MIG-Konstruktion (Mehrscheiben-Isolierglas) verbessert die Isolation gegen Wärmeverlust. Die Anwendung dieses Prinzips findet sich auch verpflichtend in der Energieeinsparverordnung.

• Aufsetzkränze für Lichtkuppeln und Flachdachfenster - Dächer mit Bitumenabdichtungsbahnen

• Aufsetzkränze für Lichtkuppeln und Flachdachfenster - Dächer mit PVC-Abdichtungsbahnen

• Aufsetzkränze für Rauchabzüge - Dächer mit Bitumenabdichtungsbahnen

• Aufsetzkränze für Rauchabzüge - Dächer mit PVC-Abdichtungsbahnen

• Aufsetzkränze in Profildächern

• Aufsetzkränze in Stehfalzdächern.

Entscheidend für ein dichtes Dach ist die fachgerechte Anbindung der Aufsatzkränze an die verschiedenen Dachdeckungen bzw. Dachabdichtungen. Für die hierfür unterschiedlichen Möglichkeiten (bituminöse, hochpolymere sowie aus Metall) werden die jeweils geeigneten Anschluss-Systeme festgelegt.

• Überhangstreifen

• Überhangschienen,

• Klemmleistenanschlusskragen

• sowie einlaminierte Anschlusstreifen aus PVC o.ä.

1. mehrschalig

2. einschalig

3. Einfassrahmen

4. gedämmter Aufsetzkranz

5. ungedämmter Aufsetzkranz

6. abgeschrägter Aufsetzkranz

7. Dachoberfläche

Wenn es um die Sanierung bereits vorhandener Systeme geht, wird zunächst geprüft, ob das gleiche oder zumindest ein ähnliches Fabrikat beschafft werden kann. Oft wird auch ein sogenanntes Aufstockungselement, das zumeist aus PVC hergestellt ist, über den vorhandenen Aufsatzkranz gestülpt. Dadurch kann die Lichtkuppelkonstruktion nach der Sanierung aus der Dachebene herausgehoben werden.

Bei der Planung ist besonders darauf zu achten, dass ein konstruktiver Maßausgleich erfolgt, der üblicherweise zwischen dem vorhandenen alten Aufsetzkranz und der neuen Lichtkuppelschale erforderlich ist. An dieser Stelle bedarf es einer besonders gründlichen Planung, weil zunächst sichergestellt werden muss, dass zwischen alt und neu entsprechende passende Fabrikate gefunden werden, die schließlich auch lieferbar sind.

Eckbereich E: Der Eckbereich hat eine Breite von e/4 und eine Tiefe von e/10.

Randbereich R: Der Randbereich ist die Fläche zwischen den Eckbereichen bei einer Tiefe von e/10.

Dabei sind: e = b (Das ist die Abmessung des Daches quer zum Wind, also b oder aber die doppelte Gebäudehöhe h; Der kleinere Wert ist maßgebend.)

Bei der Befestigung von Lichtkuppeln oder Aufsetzkränzen sind Vorschriften zu beachten, die maßgeblich vom Winddruck abhängen. Diese müssen bei der Planung berücksichtigt werden. Die Berechnung selbst sollte Fachleuten überlassen werden. Versicherungen bezeichnen Windstärken ab 8 als Sturmereignisse, was stürmischen Wind mit bis zu 88 km/h gemäß der Beaufort-Skala entspricht. Anhand von Geschwindigkeitsdruck, Winddruckverteilung, aerodynamischen Beiwerten und Sicherheitsfaktoren wird die Gesamtwindkraft für die Bauteile berechnet (Windlast nach DIN 1055-4, Sicherheitsbeiwerte nach DIN 1055-100).

Ein informatives und beispielhaftes Ergebnis solcher statischen Berechnungen findet sich gemäß der genannten DIN 1055 auf einem Flachdach in den sogenannten Gebäudeeck- und -randbereichen (E und R). Die Bereiche E und R weisen mehrfach größere Windsogbeiwerte als der mittlere Bereich auf. Daher sollten auf den Flächen E und R keine Oberlichter (Bänder und Kuppeln) eingebaut werden, es sei denn, es wurde zuvor ein spezieller statischer Nachweis erbracht.

• der Aufsetzkränze der Lichtkuppeln

• sowie der Zargen der Lichtbänder

ausgelegt sein. Zudem muss der Untergrund für die Befestigung (also das Dach) entsprechend stabil, tragfähig und sicher gegen das Ausreißen der Befestigungselemente sein.

Das Bild verdeutlicht, dass bestimmte Mindestmaße einzuhalten sind, beispielsweise bei der Befestigung von Kunststoff-Aufsetzkränzen mit Klebeflansch gegenüber der inneren lichten Öffnung des Lichtkuppelschachtes.

Diese Beispiele wurden angeführt, um zu zeigen, dass bei der Gestaltung von Oberlichtern eine Reihe von Berechnungen erforderlich ist, damit sie den Witterungseinflüssen standhalten.

Die bei Dachoberlichtern verwendeten Dichtprofile zwischen transparenten Materialien und Befestigungsprofilen werden fast ausschließlich aus dem synthetischen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) hergestellt, der auch im Fenster- und Fassadenbau Verwendung findet. Dieses Material zeichnet sich durch hohe Wetter-, Feuchtigkeits- und UV-Beständigkeit, Ozonresistenz sowie hohe thermische Beständigkeit, hohe Elastizität und gute chemische Beständigkeit aus.

Lichtbänder können grundsätzlich in verschiedenen baulichen Konstruktionselementen platziert werden, sowohl innen als auch in der Fassade oder im Dach. An dieser Stelle konzentrieren wir uns auf die Lichtbänder, die als Oberlicht fungieren und somit ins Dach integriert sind. Die Hauptaufgabe besteht darin, einen möglichst großen Anteil an Tageslicht in die darunterliegenden Räume zu bringen. Es gibt eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten.

• Lichtverhältnisse,

• Temperaturen im Raum

• oder auch die Wärmeverluste nach außen

  erreicht.

In diesem Abschnitt werden Lichtbänder behandelt, die speziell als solche konstruiert wurden. Im Vergleich dazu könnte man auch Lichtbänder durch aneinandergereihte Lichtkuppeln realisieren. Jedoch ist diese Art der Konstruktion an dieser Stelle nicht gemeint.

Lichtbänder als Oberlicht gestaltet, lassen sich nicht leicht in eine bestimmte Kategorie einordnen. Die Vielfalt der Dachformen und die unterschiedlichen konstruktiven Lösungen und Wünsche der Bauherren machen dies schwierig. Grundsätzlich versteht man unter einem Lichtband als Oberlicht eine Konstruktion, die wesentlich länger ist als eine einzelne Lichtkuppel. Die Abbildung oben veranschaulicht dieses Konzept. Ein Lichtband kann über die gesamte Länge eines Gebäudes reichen, wobei aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel das gleiche Design beibehalten wird. Ein Designwechsel bei einem einzigen Lichtband ist selten und wird eher als bewusst aufwendige und architektonisch besondere Lösung betrachtet.

Für die Höhe einer Lichtbandkonstruktion gilt die Faustregel: H = 0,11 bis 0,2 mal die Spannbreite. Die Konstruktionselemente von Lichtbändern bestehen meist aus Aluminiumprofilen, die in unterschiedlichen Abständen angeordnet werden.

Bei Neubauten ist es üblich, dass die Art der Lichtbänder, sofern sie überhaupt vorgesehen sind, bereits vom Architekten geplant wird. Nicht jede Aufteilung der Grundrisse unterhalb des Lichtband-Daches ist für eine Lichtbandlösung geeignet, insbesondere bei in der Länge geteilten Räumen. In solchen Fällen können Lichtbänder entsprechend der Längsteilung angeordnet werden.

Bei der Konzipierung ist u. a. zu beachten, dass die unterschiedlichen Nutzungsarten der unterhalb der Oberlichter befindlichen Arbeitsplätze einen Mindestanteil an Oberlichtflächenanteil haben müssen.

Das bedeutet, dass z.B. im Dach über dem Bereich, in welchem filigrane Arbeit gemacht wird, 20 % Glas sein muss.

Die Materialeigenschaften von Oberlichtern variieren in erster Linie abhängig vom Zweck und dem Gebäudetyp. Zum Beispiel werden für Lagerhallen weit geringere Anforderungen an Wärmeverluste und Lichtqualität gestellt als für einen Bürobereich.