ZUVIEL LICHT ? - wiener wohnbau forschung

ZUVIEL LICHT ?
Eine Studie im Rahmen der Wiener Wohnbauforschung
… zu den spezifischen thermischen
und optischen Potentialen von hoch
verglasten Laubenganghäusern im
zeitgenössischen Wiener Wohnbau.
Department für Bauen und Umwelt

Brünnerstraße 26 - 32 Breitenfurtherstraße 114 Rosensteingasse 104 - 106
Seit etwa 1980 findet eine Neuformulierung des Laubenganges im
Geschosswohnungsbau statt. Es entstehen hoch- bzw. vollverglaste
Erschließungszonen, die ein den Wohnungen vorgelagertes,
eigenständiges Volumen bilden. Der grundlegende Unterschied zu den
historischen Typen ist der Wechsel in der Anordnung der Volumen.
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Apollpgasse 3; im Jahr 1928
Annagasse 5
Das Erschließungselement wird nicht mehr hofseitig sondern straßenseitig
vor die Wohneinheiten gefügt.
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Mit dieser hochtransparenten und dennoch geschlossenen Form des
Laubengangs werden hinsichtlich der Wohnqualität die unterschiedlichsten
Erwartungen verknüpft:
► Viel Licht
► Wärme
► Lärmschutz
► Laube statt Gang
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Brünnerstraße Breitenfurterstraße
Rosensteingasse
Speisingerstraße
Johnstraße
Anton Baumgartner Straße
Was können hoch verglaste Erschließungszonen unter den ganz konkreten
örtlich definierten Bedingungen des Wiener Stadtgefüges tatsächlich für die
zugeordneten Wohnungen leisten? Und wo liegen die Grenzen dieses Typus ?
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Beobachtungen – Hypothesen I
Zur thermische und optischen Performance von Wohneinheiten
mit hochverglaster Laubengangerschließung.
► Es besteht eine nennenswerte und primär
widersprüchliche Rückkopplung zwischen
den Zielen der visuellen und der thermischen
Optimierung von Wohnräumen.
► Tageslichtoptimierte Gebäude unterscheiden
sich häufig drastisch von den klassischen
Formen energieeffizienter Architektur.
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Definition einer Standardwohneinheit mit Laubengangerschließung
unter Anwendung konstruktivistischer Methodik.
Parameter der Studie
► Heizwärmebedarf
[kWh/m²a]
► Kühlwärmebedarf
[kWh/m²a]
► Tageslichtqualität
[???]
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Der Tageslichtquotient als Parameter für Tageslichtqualität in der
Standardwohneinheit?
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Der Tageslichtquotient der Standardwohneinheit
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Entwicklung des Durchlichtungsfaktors als Ergänzung und
Alternative zum Tageslichtquotient.
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Entwicklung des Durchlichtungsfaktors als Ergänzung und
Alternative zum Tageslichtquotient.
Durchlichtungsfaktor
bei Orientierung Süd
im Februar
in Wien
Durchlichtungsfaktor
bei Orientierung Westsüdwest
im Februar
in Wien
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Definition der Parameter zur vergleichenden Bewertung der
thermischen und optischen Performance der Standardwohneinheit
mit hochverglaster Laubengangerschließung.
► Tageslichtquotient
Verhältnis der Beleuchtungsstärke auf eine horizontale Fläche
zwischen Innen- und Außenraum bei bedecktem Himmel.
► Durchlichtungsfaktor – Light Penetration Factor
Anteil des Raumvolumens, das momentan oder in einem
definierten Zeitraum von direktem Sonnenlicht durchlichtet
werden kann.
► Kühlwärmebedarf
Flächenbezogener Nutzkältebedarf zur Aufrechterhaltung von 26°C
Lufttemperatur.
► Heizwärmebedarf
Flächenbezogener Nutzwärmebedarf zur Aufrechterhaltung von
20°C Lufttemperatur.
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Vergleichende Darstellung unterschiedlicher Orientierungen:
Heizwärmebedarf, Kühlwärmebedarf und Durchlichtungsfaktor
Performance
bei Orientierung
Westsüdwest
Performance
bei Orientierung
Süd
[kWh/m²]
[kWh/m²]
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
T_B460_L1125_A60
M12 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12
T_B460_L1125_A0
M12 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12
100
100
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80
60
40
20
0
80
60
40
20
0
[Vol %]
[Vol %]
HWB
KB
LPF
HWB
KB
LPF

Zusammenfassende Darstellung der unterschiedlichen Performance
der Standardwohneinheit in Abhängigkeit von der Orientierungen.
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Beobachtungen – Hypothesen II
Zur thermische und optischen Performance von Wohneinheiten
mit hochverglaster Laubengangerschließung.
► Der direkten Sonnenstrahlung in
Innenräumen kommt eine bisher
unterschätzte Bedeutung zu.
► Es fehlen praktikable Werkzeuge zur
Optimierung der Verfügbarkeit direkter
Sonnenstrahlung im Entwurfsprozess.
► Es treten in unserem Kulturkreis tatsächlich
vermehrt gesundheitliche Beeinträchtigungen
auf, die auf Lichtmangel zurückgeführt
werden.
Department für Bauen und Umwelt

Die zentralen photobiologischen Wirkungen vollspektralen
Tageslichts auf den Menschen:
► Visuelle Wahrnehmung
► Zirkadiane und zirkaannuale
Rhythmik
► Erzeugung von
körpereigenem Vitamin D
► Sonnenbrand- und
Photokarzinombildung
► Entzündungshemmende
Wirkung
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Der zirkadiane und zirkaannuale Rhythmus
► Ein dritter, nichtvisueller Rezeptor
im Auge wurde erst vor wenigen
Jahren entdeckt.
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Der zirkadiane und zirkaannuale Rhythmus
► Ein dritter, nichtvisueller Rezeptor
im Auge wurde erst vor wenigen
Jahren entdeckt.
► Licht im blauen Spektralbereich
aktiviert die Melatoninsupression
ab einem Schwellenwert von 6 bis
7 lx.
► Zeitsteuernde Impulse für die
innere Uhr benötigen eine mindest
Lichtstärke von etwa 2.500lx
► Lichtmangel gilt als eine der
wesentlichsten Ursachen für
Saisonal affektive Depressionen
(SAD)
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Erzeugung von körpereigenem Vitamin D 3 und Folgen eines
chronischen Vitamin D Mangels.
► Körpereigenes und damit hochwirksames
Vitamin D3 kann von der Haut nur unter
Einwirkung von UV-Strahlung hergestellt
werden. Vitamin D…
► stabilisiert die Knochenfestigkeit (Rachitis,
Osteoporose)
► stabilisiert den Blutdruck
► reguliert die Zellteilungsgeschwindigkeit
► Reduziert das Risiko zu erkranken, bzw.
verbessert signifikant die Heilungschancen
bei: Darm-, Eierstock- und Prostatakrebs
möglicherweise auch bei Melanomen.
Vgl.: Hobday Richard.,The Light Rev olution,
Health Architectur and the Sun, Findhorn,
2006
► Reduziert das Risiko an Multipler Sklerose
und Diabetes mellitus 1 zu erkranken… …bei ausreichender Versorgung!
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Auftreten von Sonnenbrand und Risiko des Auftretens von
Photokarzinomen
► Die Empfindlichkeit gegenüber UV-
Strahlung ist stark vom Individuum
abhängig. Für den Hauttyp II wurde eine
standardisierte gewichtete minimale
Erythem Dosis (MED) von 250 J/m²
festgesetzt. Ab einer Applikation von etwa
4 MED tritt Sonnenbrand auf.
► Das Auftreten eines Photokarzinoms kann
nicht mit eine konkret quantifizierbare
Bestrahlungsdosis verbunden werden.
Dennoch sind qualitative Parameter
beschreibbar, die das Risiko an einem
Photokarzinom zu erkranken abbilden.
Vgl.: Armstrong Bruce K., Kricker Anne, The
epidemiology of UV induced skin cancer, Journal of
Photochemistry and Photobiology B: 63, 2001 S.17
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Entzündungshemmende Wirkung
► Die infraroten Strahlungsanteile werden in
der Fachliteratur als schwach
entzündungshemmend beschrieben.
http://www.balkon-gegenueber.de/img/sonnenschirm.jpg
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Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum
► Strahlungsabminderung
definiert durch den spektralen
Strahlungsdurchlassgrad
und durch den winkelabhängigen
Reflexionsgrad des Glases.
► Helligkeitsabminderung
wie oben, aber gewichtet mit der spektralen
Helligkeitsempfindlickeit des menschlichen
Auges.
► Abminderung der erythemalen
Wirksamkeit
definiert wie oben, aber gewichtet mit dem
erythemalen Wirkungsspektrum.
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Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum
► Strahlungsabminderung beim Durchtritt durch ein technisches Funktionsglas
[W/(m²nm)]
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Irradiance_outside Irradiance_inside
0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000
[nm]
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Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum
► Helligkeitsabminderung beim Durchtritt durch ein technisches Funktionsglas
[lx/nm]
500,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,0
Illuminance_outside Illuminance_inside
0 200 400 600 800 1.000
[nm]
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Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum
► Abminderung der erythemalen Wirkung durch ein technisches Funktionsglas
[W/(m²nm)]]
0,0012
0,0010
0,0008
0,0006
0,0004
0,0002
0,0000
Erethym Act Spectrum inside Erethym Act Spectrum outside
250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490
[nm]
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Schlussfolgerungen, Forschungs- und Handlungsbedarf
► Auch im Innenraum ist „ungefiltertes“, direktes Sonnenlicht verfügbar
zu machen.
► Der Durchtritt von Innen nach Außen muss erleichtert werden.
► Der Durchlichtungsfaktor könnte dazu ein taugliches
Planungswerkzeug bereits für die frühen Entwurfsphasen sein.
► Zwischen den thermischen und visuellen Optimierungszielen eines
Innenraums bestehen tatsächlich widersprüchliche Rückkopplungen.
► Umfang und Wesen dieser Rückkopplungen können durch
Maßnahmen an Sonnenschutz, Lüftung und thermisch wirksamen
Speichermassen verändert und abwägend optimiert werden.
► …
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Seminarreihe Lichtgestaltung
[ www.donau-uni.ac.at/bau ]
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DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
Arch. DI Renate Hammer, MAS und DI Peter Holzer
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