Intelligente Tageslichtarchitektur

Hamburg, November 2010. Tageslicht steuert den Lebensrhythmus der Menschen, fördert das Wohlbefinden und steigert die Leistungsfähigkeit. Zudem ermöglicht eine optimierte und kontrollierte Tageslichtnutzung den reduzierten Einsatz künstlicher Beleuchtung und sorgt für zusätzliche solare Energieeinträge im Winter. So kann die gezielte Nutzung von Tageslicht dazu beitragen, den Energieverbrauch eines Gebäudes maßgeblich zu verringern. Wie sich Tageslicht optimal auch im Rahmen von anspruchsvollen Bestandsmodernisierungen nutzen lässt, zeigt das Bauprojekt „LichtAktiv Haus“. Das zukunftsweisend modernisierte Siedlerhaus ist Teil des europaweiten Experiments Model Home 2020, in dessen Rahmen der Dachfensterhersteller VELUX sechs Konzepthäuser auf der Suche nach dem Bauen und Wohnen der Zukunft umsetzt.

	[Grafik: velux_lah_tageslicht_lampe] Blick nach oben: Die Tageslicht-Lampe im LichtAktiv Haus bietet den Bewohnern als zentraler Erschließungs- und Bibliotheksbereich eine optimale Versorgung mit natürlichem Licht. Grafik: VELUX Deutschland GmbH

Die Ausgangssituation stellt sich als unsanierte Doppelhaushälfte eines Siedlerhauses aus den 1950er Jahren mit einer Grundfläche von 8 x 8 m sowie einem kleinem Anbau als Nebengelass dar. Das Wohngebäude besteht aus kleinen gedrungenen Räumen mit insgesamt nur 18 m² Fensterflächen, die die Räume mit einer eher dürftigen Tageslichtausbeute versorgen. Bedingungen also, die nicht mehr modernen Komfortansprüchen und Wohnbedürfnissen genügen. Dem gegenüber trägt ein Garten auf dem 1.100 m² Areal zum positiven Lebensgefühl bei. Hier begegnen die Bewohner dem tages- und jahreszeitlichen Rhythmus als unmittelbares Erfahrungs- und Erlebnisspektrum. Inspiriert von diesen Bedingungen entstand in Zusammenarbeit von VELUX, Professor Manfred Hegger (Lehrstuhl für Entwerfen und Energieeffizientes Bauen, TU Darmstadt) und seinen Studenten sowie weiteren renommierten Experten ein Projekt, dass ein innovatives Lichtkonzept in die Modernisierung des Bestandsgebäudes integriert und als Bestandteil des Energiekonzepts betrachtet.

Die Tageslicht- und Kunstlichtplanung nahm eine zentrale Rolle bei der integralen Planung des LichtAktiv Hauses ein. Sie basiert auf umfangreichen Untersuchungen des Lichtplaners Professor Peter Andres. Das Kunstlichtkonzept für das LichtAktiv Haus verfolgt das Ziel, für die späteren Bewohner des Hauses eine Lichtatmosphäre zu schaffen, durch die sie sich in ihrem Haus wohlfühlen. Das Kunstlicht stellt hierbei eine Ergänzung zum zur Verfügung stehenden Tageslicht dar. Um dem Grundgedanken des gesamten Hauses gerecht zu werden, wurden zunächst einfache Standardlösungen eingesetzt und in einem zweiten Schritt dann in einigen Punkten durch Neuinterpretation und neuartige Ansätze erweitert. Wesentlich ist zudem die Dimmbarkeit aller Leuchten. Dies schafft eine weitere Möglichkeit, das Licht optimal auf die Bedürfnisse des Bewohners abzustimmen.

Im Fokus der Lichtplanung stand die Idee der Tageslichtoptimierung. Die Ergebnisse der Tageslichtanalysen wurden bereits in einem frühen Stadium der Entwurfsphase einbezogen und konnten so optimal in den dynamischen integralen Planungsprozess eingebunden werden. Das Lichtkonzept als zentrale Komponente des LichtAktiv Hauses verfolgt das Ziel, mit Hilfe einer anspruchsvollen Tageslichtarchitektur die natürliche Belichtung wesentlich zu verbessern. Denn Tageslicht trägt maßgeblich zu Gesundheit und Wohlbefinden der Bewohner bei. So zeigt beispielsweise eine Studie der Heschong Mahone Group, dass sich natürliches Licht positiv auf die menschliche Leistung auswirkt.

Mit Tageslicht durchfluteten Räumen wird ein angenehmes visuelles Umfeld geschaffen, welches entscheidend Wohlbefinden und Behaglichkeit bedingt. Außerdem führt der kontrollierte Tageslicht- und Wärmeertrag über die Fenster zum reduzierten Einsatz von künstlicher Beleuchtung und Heizungskapazitäten. So wird die Energiebilanz des Gebäudes spürbar positiv beeinflusst.

Lichtarchitektur auf der Basis des Tageslichtquotienten
Die Tageslichtplanungen orientieren sich an den künftigen Raumfunktionen und basieren auf den Erkenntnissen, die Tageslichtausbeute mit dem Nutzungsverhalten in Übereinstimmung zu bringen. Angestrebtes Ziel der Tageslichtarchitektur ist es, einen Großteil der Räume intensiv von Tageslicht durchfluten zu lassen, denn in diesem Fall kann auf den Einsatz von Kunstlicht verzichtet werden. Die Tageslichtverfügbarkeit und deren Wirkung werden durch die Berechnung des Tageslichtquotienten vergleichbar. Dieser international anerkannte Wert in Prozent trifft eine Aussage darüber, wie viel des von außen einfallenden Tageslichts im Innenraum nutzbar ist. Ein Raum mit einem Tageslichtquotienten von durchschnittlich zwei Prozent gilt zwar als Licht durchflutet, muss aber für bestimmte Tätigkeiten zusätzlich mit Kunstlicht angereichert werden. Ein Raum mit über fünf Prozent wirkt schon besonders intensiv von Tageslicht durchflutet. Durch eine geschickte Positionierung der Fensteröffnungen im LichtAktiv Haus lassen sich in den stark frequentierten Aufenthaltsräumen wie dem Wohnbereich, der Küche oder den Kinderräumen die angestrebten Tageslichtquotienten von durchschnittlich fünf Prozent oder mehr verwirklichen.

Strategische Fensterpositionierung
Besonders gute Tageslichtausbeute liefert die so genannte „Tageslicht-Lampe“. Dieser zentrale Erschließungs- und Bibliotheksbereich löst das ehemals kleinteilige und geschlossene Treppenhaus des Bestandsgebäudes sowohl horizontal als auch vertikal auf und versorgt mit zehn großflächigen Dachfenstern den gesamten Raum vom Erdgeschoss bis zum Dach mit viel natürlichem Licht. Die geschickt angeordnete Treppe behindert nicht den Lichteinfall und unterstützt in ihrer Farbgebung die Lichtausbeute. Ein Geländer aus weißen Stahlprofilen schafft größtmögliche Transparenz und dadurch Helligkeit. Der Treppenbereich, einst schmuckloses architektonisches Stiefkind des Gebäudes, wird außerdem mit seiner fast fünf Meter langen Fensterfront zum Garten hin zum Erlebnisbereich, denn er eröffnet den ungestörten Blick ins Freie und macht den Wechsel der Tages- und Jahreszeiten auch im Inneren erlebbar. Im Erdgeschoss wird unter der Tageslicht-Lampe, der Aktivzone der Kinder, ein guter Tageslichtquotient von durchschnittlich fünf bis sechs Prozent erreicht. Auf Kunstlicht kann hier an gut belichteten Tagen komplett verzichtet werden. Im Treppen- und Bibliotheksbereich ist mit etwa vier Prozent zu rechnen. Die Oberlichter auf beiden Seiten des Firsts erzielen dort Werte von über zehn Prozent, denn Dachfenster liefern bei vergleichbaren Lichtverhältnissen mehr als doppelt so viel Licht wie vertikal angeordnete Fenster.

Hohe Lichtausbeute auch im restlichen Altbau
Im Erdgeschoss verbleiben zwei Kinderzimmer mit viel Tageslicht, um Gesundheit, Stimmung und Wohlbefinden der Kinder positiv zu fördern. Die Spielzonen bieten außerdem eine freie Sicht auf den Garten. Im Obergeschoss werden ein Elternschlafzimmer, ein Ankleideraum und ebenfalls ein Bad eingerichtet. Der ehemals dunkle Spitzboden verwandelt sich dank eines großzügigen Lichtbandes aus Klapp-Schwingfenstern, samt eines Zusatzelements und eines Schwingfensters in eine attraktive Dachgalerie. Insgesamt erhöht sich die Fensterfläche des Bestandgebäudes auf mehr als das Dreifache – von 18 auf 60 m².

Die Tageslichtplanung berücksichtigt außerdem die Schwankungen bei der Verfügbarkeit von Tageslicht – je nach Wetter, Tages- und Jahreszeit. Im Zusammenspiel von Fenstern und Beschattungselementen lässt sich der Einfall von Tages- und Sonnenlicht dynamisch regulieren und so die Raumhelligkeit flexibel und komfortabel den Bedürfnissen der Bewohner anpassen. Dies bietet effektiven Schutz vor Blendung, verhindert ein Überhitzen der Räume und schafft ein angenehmes Raumklima.

Optimale Lichtplanung im Erweiterungsbau
Mit dem Erweiterungsbau sollen deutliche Wohn- und Nutzflächengewinne erzielt, aber auch weitere Perspektiven bei der Umsetzung des Energie- und Tageslichtkonzepts eröffnet werden. Um ein optimales Zusammenspiel zwischen Belichtung, passiven Wärmegewinnen und sommerlichem Wärmeschutz zu erzielen, werden sowohl die Süd- als auch die Nordfassade zum Teil aus transparenten Bauteilen errichtet. Die Giebelseiten bleiben weitgehend geschlossen. Die Raumaufteilung ist grundsätzlich flexibel angelegt. Raumteilende Möbel schaffen Platz für einen Wohn-, Koch- und Essbereich und garantieren ein Höchstmaß an Variabilität und Nutzungsfreiheit. Das Besondere: Durch die eingeschossige Bauweise des Erweiterungsbaus kann die Versorgung des Wohnraums mit natürlichem Licht auch über Dachfenster erfolgen. Diese ermöglichen eine gleichmäßige Ausleuchtung des Raums ohne Schattenwurf und erzeugen eine außergewöhnliche Lichtstimmung. So werden beispielsweise in der Küchenzone Tageslichtquotienten zwischen fünf und acht Prozent erreicht und die Möglichkeiten des Baukörpers ideal ausgenutzt.

Im westlichen Kopf des Anbaus befinden sich ein Haustechnikraum, eine Vorratskammer sowie ein Gäste-WC. Den Abschluss bildet ein Carport, der aus der Konstruktion des Anbaus hervorgeht. Am östlichen Kopfbereich schließt sich an den Wohnbereich eine überdachte Terrasse an, die als Verbindung zwischen Innen und Außen ein hohes Maß an Lebensqualität bietet.

Wohnwert und Energieeffizienz vereint
Das LichtAktiv Hauses zeigt, wie sich auch anspruchsvolle Modernisierungsvorhaben zukunftsweisend umsetzen lassen. Dabei liegt der Fokus auf dem aktiven Prozess des Umdenkens, der eine attraktive Architektur mit ganzheitlichem Ansatz, intelligenter Materialauswahl sowie integraler Tageslichtplanung in den Dienst eines gesunden und komfortablen Wohnumfeldes stellt. Ein Ansatz, der auch den Weg eröffnet, die Energieeffizienz zu maximieren und den CO2-Ausstoß zu minimieren sowie den Einsatz erneuerbarer Energien als Beitrag zur Ressourcenschonung zu verstehen.