DGUV Information 215-444 - Sonnenschutz im Büro Hilfen für die Auswahl von geeigneten Blend- und Wärmeschutzvorrichtungen an Bildschirm- und Büroarbeitsplätzen

In Bürogebäuden können Fenster in unterschiedlicher Anzahl, Größe und Verglasungsart eingesetzt werden. Sie sind mit ihren Eigenschaften ausschlaggebend dafür, ob Arbeitsplätze mit ausreichendem Tageslicht versorgt werden und wie hoch der Anteil der Solarstrahlung ist, der durch die Fenster in die Räume dringen kann. Außerdem wird durch Fenster eine Sichtverbindung nach außen ermöglicht.

Größe der Fenster

Die Arbeitsstättenverordnung fordert möglichst ausreichendes Tageslicht und eine Sichtverbindung nach außen. In der ASR A3.4 "Beleuchtung" wird diese Anforderung konkretisiert.

Die ASR A3.4 legt ein Verhältnis von lichtdurchlässiger Fenster-, Tür- oder Wandfläche bzw. Oberlichtfläche zur Raumgrundfläche von mindestens 1 : 10 (entspricht ca. 1 : 8 Rohbaumaße) fest.

In der Norm DIN 5034-1 "Tageslicht in Innenräumen - Allgemeine Anforderungen" finden sich darüber hinausgehende Festlegungen. Diese Festlegungen zielen neben einem ausreichenden Tageslichteinfall auch auf eine möglichst ungehinderte Sichtverbindung nach außen ab.

Aus den Anforderungen der ASR A3.4 und der DIN 5034-1 ergeben sich für Büroräume die erforderlichen Maße für die Fenster.

Je größer die Fensterfläche, umso höher ist der Wärmeenergieeintrag durch die Sonnenstrahlung. Für den Wärmeeintrag sowie für den Lichteinfall ist neben der Größe der Fenster die Verglasungsart entscheidend.

Arten von Verglasungen

Von der Art der Verglasung ist es abhängig, welcher Anteil des Lichts sowie der Wärmestrahlung durch die Fenster dringt. Für die Verglasungen gibt es drei wesentliche Kenngrößen, die diese Eigenschaften beschreiben (siehe auch Glossar).

• Selbst gewöhnliches Glas schwächt den Lichteinfall ab. Der Lichttransmissionsgrad (τ_v) einer Verglasung gibt den Anteil der sichtbaren Strahlung an, der durch eine Verglasung durchtritt. Dieser hängt stark von der Glas-dicke, -beschaffenheit und der Anzahl der Glasscheiben ab. Durch Beschichtungen für einen Wärme- oder einen Sonnenschutz reduziert sich der Grad der Lichtdurchlässigkeit zusätzlich. Je größer der Lichttransmissionsgrad, desto mehr Tageslicht gelangt durch die Verglasung.

• Der Gesamtenergiedurchlassgrad g_v (g-Wert) ist ein Maß für die Durchlässigkeit für Solarenergie. Die Solarstrahlung (Optische Strahlung siehe auch Abbildung 1) wird nur wenig von einfachem Fensterglas abgehalten. Um Wärmestrahlung zu reflektieren, wird Fensterglas speziell beschichtet (z. B. Edelmetalle aufgedampft). Je höher der Gesamtenergiedurchlassgrad, desto mehr Solarenergie gelangt durch die Verglasung.

• Der Farbwiedergabeindex (R_a) beschreibt die Farbwiedergabe unter einem Licht (zum Beispiel dem Licht, das durch das Fenster fällt) im Vergleich zu einer Referenzlichtquelle (zum Beispiel zum Tageslicht). Je höher der Wert, desto natürlicher erscheinen die Farben. Es wird empfohlen, dass bei Fenstern ein Wert R_a > 90 eingehalten wird.

• Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) ist eine Kenngröße für die Wärmedämmung und beschreibt, wie gut ein Fenster isoliert. Bei unterschiedlicher Innen- und Außentemperatur geht die Wärme von der Raumluft zunächst an die Verglasung über, dringt durch das Fenster und wird dann an die Außenluft abgegeben. Diesen Mechanismus nennt man Wärmedurchgang. Je geringer dieser Wert, desto besser isoliert das Fenster.

Isolierverglasung

Sie hat einen U-Wert von etwa 3 W/m² K und einen g-Wert von ca. 0,75. Ein übliches Verhältnis von Lichttransmissionsgrad (τ_v) zu Gesamtenergiedurchlassgrad (g_v) dieser Verglasung ist

τ_v : g_v von ca. 1,1 : 1.

Sonnenschutzverglasung

Eine Sonnenschutzverglasung soll möglichst viel Licht und gleichzeitig möglichst wenig Wärmestrahlung durchlassen. Eine gängige Sonnenschutzverglasung hat einen Lichttransmissionsgrad τ_v von 0,66 und einen g-Wert von 0,33. Somit ergibt sich ein

τ_v : g_v von 2 : 1.

Tabelle 2
Typische Kenngrößen für verschiedene Verglasungen

Wärmeschutzverglasung

Bei dieser Verglasung steht die Verminderung von Wärmeverlusten im Vordergrund. Maßgebend hierfür ist der U-Wert, der den Energieverlust nach außen angibt. Eine gute Wärmeschutzverglasung hat etwa einen U-Wert von 1,1 W/m² K. Ein übliches Verhältnis von Lichttransmissionsgrad (τ_v) zu Gesamtenergiedurchlassgrad (g_v) dieser Verglasung ist

τ_v : g_v von 1,3:1.

Wenn die Sonnenstrahlung nicht senkrecht auf das Fenster trifft, was meistens der Fall ist, wird sie stärker reflektiert. Die Höhe des Anteils ist vom Einfallswinkel abhängig. Dementsprechend verändern sich auch die Anteile der Strahlung, die im Fenster absorbiert ("geschluckt") und transmittiert (hindurchgelassen) werden.

Abbildung 3 veranschaulicht die Transmission, Absorption und Reflexion der Sonnenstrahlung an einer Verglasung. Trifft die Sonnenstrahlung auf die Verglasung, so wird ein Teil reflektiert. Ein Teil wird absorbiert und anschließend zu gleichen Teilen nach außen und innen abgegeben. Der Rest der Strahlung gelangt ungehindert durch die Verglasung.

Mithilfe eines Beispiels soll der Prozess veranschaulicht werden.

Von einem Fenster mit Wärmeschutzverglasung werden 30 % von 100 % auftreffender Sonneneinstrahlung reflektiert. Dies ergibt für den Strahlungsreflexionsgrad ρ_e = 0,30. Außerdem absorbiert die Verglasung 24 % ( α_e = 0,24) der Sonneneinstrahlung und der verbleibende Anteil von 46 % gelangt durch die Verglasung hindurch in den Raum. Somit beträgt der Solartransmissionsgrad τ_e = 0,46. Die Summe aller Anteile muss wieder 100 % ergeben. Deshalb gilt:

ρ_e + τ_e + α_e = 1.

Der von der Verglasung absorbierte Anteil ( α_e = 0,24) wird zu gleichen Teilen nach außen q_a = 0,12 und innen q_i = 0,12 abgegeben.

Die Energiebilanz ergibt für diesen Fall:

Abb. 3
Transmission, Reflexion, Absorption an einer Wärmeschutzverglasung