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Lichtröhre

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Die Lichtröhre ermöglicht z.B. die Beleuchtung mit natürlichem Licht in einem fensterlosen Zimmer eines Hauses.

Eine Lichtröhre ist ein Bauelement, das natürliches Licht (Sonnenlicht und Mondlicht) in das Innere eines Gebäudes leitet. Ein anderer Begriff ist Hohllichtleiter.

Historie

Die Mutter der Tageslichtröhren (oder auch Lichtröhren, Sonnenröhren oder Skylights) hat ihre Wurzeln in Australien. Anfang der 80er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts tüftelte ein australischer Erfinder an einer Weiterentwicklung der klassischen Oberlichter. Sein Konzept umfasste ein System zum „Einfangen“ von Tageslicht auf dem Dach eines Gebäudes, das dann durch einen hochreflektierenden Zylinder zu einer Streuscheibe in der Raumdecke umgeleitet wird. Im Jahr 1986 wurde das erste Patent angemeldet und vier Jahre später mit einer Gruppe von Unternehmern aus Sydney mit der Herstellung und dem Vertrieb dieses Produktes begonnen. Das erste System wurde 1991 verkauft und wurde zum meistgekauften Oberlicht in Australien. 1992 wurde nach Nordamerika expandiert und schnell haben weitere Hersteller den wachsenden Markt erkannt. Inzwischen gibt es eine Reihe von Herstellern, die dieses System in unterschiedlichen Größen und Bauarten herstellen und weltweit verkaufen.

Aufbau

Glaskuppel mit Linsenstruktur

Auf dem Dach oder an der Außenwand des Gebäudes wird eine durchscheinende Kuppel aus Glas oder Acryl angebracht. Von dort aus werden über ein Rohr (150–760 mm) mit sehr guter Reflexionseigenschaft die eingefangenen Lichtstrahlen in das Innere des Gebäudes weitergeleitet. Im zu beleuchtenden Raum wird an der Decke ein Streuglas eingebaut, welches das eingeleitete Licht verteilt.

Einsatzmöglichkeiten

Eine der drei Lichtröhren, die den Bahnhof Berlin Potsdamer Platz mit natürlichem Licht versorgen.
Die Lichtröhre im Untergrund.

Durch die Lichtröhren können dunkle oder fensterlose Räume (beispielsweise Treppenhäuser, Bäder, Flure, Wohn- und Arbeitszimmer) mit natürlichem Licht beleuchtet werden, ohne dass zusätzlich Energie eingesetzt werden muss, wie dies bei herkömmlicher Beleuchtung der Fall ist. In Abhängigkeit von der Sonnenscheindauer kann mit Lichtröhren die Energiebilanz eines Gebäudes verbessert werden und die CO2-Emission reduzieren. Außerdem kommen die unregelmäßigen Helligkeitsschwankungen des natürlichen Lichts (Bewölkung) den menschlichen Sehgewohnheiten entgegen.

Je größer der Durchmesser der reflektierenden Röhre, um so weiter kann das Sonnenlicht in das Gebäude hineingeleitet werden. Einige Hersteller geben eine mögliche Rohrlänge von über 20 Metern an.

Ausschlaggebend für die Lichtleistung sind im wesentlichen vier Faktoren:

  1. Rohrdurchmesser
    Prinzipiell gilt: je größer der Rohrdurchmesser, desto mehr Licht kann im Rohr transportiert werden und desto weniger Reflexionen benötigt das Licht bis zum Wiederaustritt.
  2. Lichtaufnahmefläche
    Durch Kuppeln statt flachen Scheiben kann eine höhere Lichtleistung aufgenommen werden. Einige Systeme funktionieren mit einer integrierten Prismenstruktur, andere verwenden speziell berechnete linsenähnliche Oberflächenstrukturen, um soviel Tageslicht wie möglich in das Lichtrohr zu lenken.
  3. Reflexionsgrad des Lichtrohres
    Der Reflexionsgrad der Rohre ist vor allem im Winter wichtig. Dort ist schon bei kurzen Rohrlängen der Einfluss deutlich zu spüren.
    Beispiel 1 : Rohrdurchmesser 25 cm, Lichtrohrlänge = 2 m, Sonnen Einstrahlwinkel = 63° (im Sommer); 42° (Frühling/Herbst) bzw. 18° (im Winter)
    Bei einem Reflexionsgrad des Lichtrohres von 99,7 % kommt noch 98,8 % (im Sommer); 97,0 % (im Frühling/Herbst) und 94,2 % (im Winter);
    Bei einem Reflexionsgrad des Lichtrohres von 98,0 % kommt noch 92,0 % (im Sommer); 81,7 % (im Frühling/Herbst) und 66,8 % (im Winter) und
    Bei einem Reflexionsgrad des Lichtrohres von 95,0 % kommt noch 81,5 % (im Sommer); 59,9 % (im Frühling/Herbst) und 35,9 % (im Winter)
    der in das Lichtrohr eingeleiteten 100 % Lichtleistung an der Streuscheibe (bzw. Zimmerdecke) an.
  4. Streuung der Reflexions im Lichtrohr
    Der Einfluss der Streuung ist nicht zu vernachlässigen. Systeme mit einer aufgeklebten (laminierten) Reflexfolie haben verfahrensbedingt eine etwas größere Streuung der Reflexion. Dies kommt durch die nicht 100 % glatte Oberfläche zustande. Der Kleber kann nicht zu 100 % gleichmäßig auf das Trägermaterial aufgetragen werden. Die Streuung liegt hier meist bei 3–5%. Dafür ist aber der Reflexionsgrad der Folie höher. Hier werden bis zu 99,6 % (±0,2 %) erzielt. Die Lichtrohre, die mit einem Beschichtungsverfahren unter Vakuum die Reflexion gewährleisten, kommen durch die Verwendung von Reinstsilber auf eine Streuung von unter 4 %. Hiermit wird der schlechtere Reflexionsgrad von 98 % etwas ausgeglichen. Im Ergebnis sind beide Systeme im Sommer gut und eventuell berechenbare Leistungsunterschiede mit dem Auge kaum wahrnehmbar. Lediglich im Winter wird der Unterschied spürbar. Auch die unterschiedliche Lichtfarbe (Folie eher bläulich, Silber eher gelb) kann auffallen.

Einige Systeme leiten die Ultraviolettstrahlung sowie die Wärmestrahlung des Tageslichtes nicht weiter. Dies wird durch die Verwendung eines speziellen Materials erreicht, das nur sichtbares Licht (Wellenlänge zwischen 380 nm und 780 nm) reflektiert. Hierdurch wird das Aufheizen der Räume vermieden. Zusätzlich können die Lichtröhren an das Belüftungssystem angeschlossen werden.

Da natürliches Licht nicht ständig verfügbar ist, unterliegt die Beleuchtungsintensität Schwankungen. Für lichtarme oder dunkle Zeiten kann deshalb meist noch eine elektrisch betriebene Leuchte zusätzlich in die Lichtröhre eingebaut werden [1].

Für den Fall, dass das Sonnenlicht zu stark ist, bieten einige Systeme Abdeckungen oder Verdunklungsmöglichkeiten – sogenannte Tageslichtdimmer – an.

Produkte

Lichtröhren werden in unterschiedlichen Qualitäten von verschiedenen Firmen hergestellt und unter verschiedenen Namen angeboten:

  • ETAlux [2]
  • Green Lighting GmbH [3]
  • Heliobus [4]
  • Interferenz Daylight GmbH [5]
  • Lightway s.r.o. [6]
  • Lumena [7]
  • Solarspot [8]
  • Solatube [9]
  • Skytube [10]
  • Tageslicht-Spot [11]
  • Talis Lichtkamin [12]

Weitere Techniken

Eine ähnliche Technik wurde von australischen Wissenschaftlern an der University of Technology, Sydney entwickelt und soll unter dem Namen „Fluorosolar“ auf den Markt kommen. [13]

Das Sonnenlicht kann durch Spiegelung und Bündelung mit einem oder mehreren Heliostaten in die Lichtschächte oder dunkle Räume gesendet werden (Beispiel: Bauprojekt in Rattenberg (Tirol)).

Literatur

  • Sven Kulka: Eine Pipeline für das Licht. In: taz Spezial „energie & umwelt“ 19. Mai 2007

Einzelnachweise

  1. ↑ Abbildung einer Lichtröhre mit Zusatzbeleuchtung
  2. ↑ http://www.etapart.de
  3. ↑ http://www.green-lighting.de
  4. ↑ http://www.heliobus.com
  5. ↑ http://www.interferenz.de
  6. ↑ http://www.lightway.cz
  7. ↑ http://www.lumena.ch/index.php?s=Tageslichsysteme&m=Lumitube
  8. ↑ http://www.solarspot.it
  9. ↑ http://www.solatube.de
  10. ↑ http://www.skytube.de
  11. ↑ http://www.velux.de/Produkte/Tageslicht-Spot
  12. ↑ http://www.lichtkamin.de
  13. ↑ Videofilm über die Fluorosolar-Technik
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