ZUVIEL LICHT? Eine Studie im Rahmen der Wiener Wohnbauforschung

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Thilo Tiedeman
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1 ZUVIEL LICHT? Eine Studie im Rahmen der Wiener Wohnbauforschung zu den spezifischen thermischen und optischen Potentialen von hoch verglasten Laubenganghäusern im zeitgenössischen Wiener Wohnbau.

Brünnerstraße 26-32 Breitenfurtherstraße 114 Rosensteingasse

Laubenganges im Geschosswohnungsbau statt.

vollverglaste Erschließungszonen, die ein den Wohnungen

2 Brünnerstraße Breitenfurtherstraße 114 Rosensteingasse 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.

3 Annagasse 5 Apollpgasse 3; im Jahr 1928 Das Erschließungselement wird nicht mehr hofseitig sondern straßenseitig vor die Wohneinheiten gefügt.

4 Viel Licht Wärme Lärmschutz Laube statt Gang Mit dieser hochtransparenten und dennoch geschlossenen Form des Laubengangs werden hinsichtlich der Wohnqualität die unterschiedlichsten Erwartungen verknüpft:

5 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?

6 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.

7 Definition einer Standardwohneinheit mit Laubengangerschließung unter Anwendung konstruktivistischer Methodik. Parameter der Studie Heizwärmebedarf [kwh/m²a] Kühlwärmebedarf [kwh/m²a] Tageslichtqualität [???]

8 Der Tageslichtquotient als Parameter für Tageslichtqualität in der Standardwohneinheit?

9 Der Tageslichtquotient der Standardwohneinheit

10 Entwicklung des Durchlichtungsfaktors als Ergänzung und Alternative zum Tageslichtquotient.

Durchlichtungsfaktor bei Orientierung Süd im Februar in

11 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

12 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.

13 Vergleichende Darstellung unterschiedlicher Orientierungen: Heizwärmebedarf, Kühlwärmebedarf und Durchlichtungsfaktor T_B460_L1125_A60 25,0 100 Performance bei Orientierung Westsüdwest [kwh/m²] 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 M12 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M [Vol %] HWB KB LPF T_B460_L1125_A0 25,0 100 Performance bei Orientierung Süd [kwh/m²] 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 M12 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M [Vol %] HWB KB LPF

14 Zusammenfassende Darstellung der unterschiedlichen Performance der Standardwohneinheit in Abhängigkeit von der Orientierungen.

15 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.

16 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

17 Der zirkadiane und zirkaannuale Rhythmus Ein dritter, nichtvisueller Rezeptor im Auge wurde erst vor wenigen Jahren entdeckt.

18 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)

19 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!

Auftreten von Sonnenbrand und Risiko des Auftretens von Photokarzinomen Die Empfindlichkeit gegenüber UV- Strahlung ist stark vom Individuum abhängig.

20 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

21 Entzündungshemmende Wirkung Die infraroten Strahlungsanteile werden in der Fachliteratur als schwach entzündungshemmend beschrieben.

Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum Strahlungsabminderung definiert durch den spektralen Strahlungsdurchlassgrad und durch den winkelabhängigen Reflexionsgrad des Glases.

22 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.

23 Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum Strahlungsabminderung beim Durchtritt durch ein technisches Funktionsglas Irradiance_outside Irradiance_inside 1,0 0,8 [W/(m²nm)] 0,6 0,4 0,2 0, [nm]

24 Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum Helligkeitsabminderung beim Durchtritt durch ein technisches Funktionsglas Illuminance_outside Illuminance_inside 500,0 [lx/nm] 400,0 300,0 200,0 100,0 0, [nm]

25 Spektrales Strahlungsangebot an direktem Tageslicht im Innenraum Abminderung der erythemalen Wirkung durch ein technisches Funktionsglas Erethym Act Spectrum inside Erethym Act Spectrum outside 0,0012 0,0010 [W/(m²nm)]] 0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 0, [nm]

26 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.

27 Seminarreihe Lichtgestaltung [ ]

28 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Arch. DI Renate Hammer, MAS und DI Peter Holzer

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