Sonnenschutz: Grundlagen und Definitionen
Direkter Einfall von Tageslicht wird von in Räumen befindlichen Personen als störend angesehen. Auf der anderen Seite jedoch empfindet der Mensch das natürliche Licht als angenehmer im Vergleich zum künstlichen Licht. Zwei Möglichkeiten des Blendschutzes sollen hier vorgestellt werden:
- Lamellennachführung
- Höhenverstellung
Lamellennachführung
Eine Jalousie mit Lamellen, welche sich nachführen lassen, bietet hier die Möglichkeit eines intelligenten Sonnenschutzes. Dabei wird die Stellung der Lamellen zyklisch dem aktuellen Sonnenstand angepasst, so dass kein direktes Tageslicht durch die Jalousien fällt, jedoch möglichst viel diffuses Tageslicht genutzt werden kann.
Die Abbildung zeigt, dass gestreutes Licht von unten noch einfallen kann, während vom direkten Tageslicht gerade nichts mehr, bzw. theoretisch nur noch ein Strahl hindurchtritt. Zur Berechnung des Lamellenwinkels sind folgende Parameter notwendig:
- die aktuelle Sonnenhöhe (Elevationswinkel)
- der Sonnenstand, d.h. der Azimut Winkel
- die Fassadenausrichtung
- die Lamellenbreite
- der Lamellenabstand
Effektiver Elevationswinkel
Wird die Jalousie im Schnitt wie oben betrachtet, so hängt der Lichteinfallswinkel nicht allein von der Sonnenhöhe (Elevation) ab, sondern auch von der Sonnenrichtung:
- Sind Fassadenausrichtung und Sonnenstand (Azimut) gleich, trifft die Sonne also direkt auf die Fassade, so ist der effektive Lichteinfallswinkel gleich dem aktuellen Elevationswinkel.
- Fällt die Sonne jedoch von der Sonnenrichtung aus gesehen schräg auf die Fassade, so ist bei gleichem Elevationswinkel der effektive Winkel größer.
Dieser Zusammenhang kann leicht mit einem rechtwinkligen Zeichendreieck, welches hochkant auf dem Tisch steht, verdeutlicht werden: Direkt von der Seite ist ein Dreieck mit zwei 45°-Winkeln und einem 90° Winkel zu sehen. Wird das Dreieck gedreht, so wird die auf dem Tisch liegende Seite scheinbar kürzer und die beiden ehemaligen 45°-Winkel ändern sich. Das Dreieck scheint steiler zu werden.
Im Folgenden soll daher vom „effektiven Elevationswinkel“ gesprochen werden, der Teil des Lichtes, welcher direkt auf die Jalousie trifft.
Die folgenden drei Bilder zeigen den Zusammenhang zwischen effektivem Elevationswinkel und den Jalousiemaßen und wie sich der resultierende Lamellenwinkel λ im Laufe des Tages ändert:
Tiefergehende Informationen zu dieser Thematik enthält das Kapitel Effektiver Elevationswinkel.
Höhenverstellung
Bei einem hohen Sonnenstand in der Mittagszeit dringen die direkten Sonnenstrahlen nicht in die volle Tiefe des Raumes ein. Wenn direkte Sonnenstrahlen im Bereich der Fensterbrüstung als unkritisch betrachtet werden, kann die Höhe des Sonnenschutzes automatisch so angepasst werden, dass die Sonnenstrahlen immer nur bis zu einer unkritischen Tiefe in den Raum eindringen.
Um zu jedem Zeitpunkt die entsprechende Jalousiehöhe berechnen zu können, die sicherstellt, dass die Sonneneinstrahlung einen gewissen Wert nicht überschreitet, sind folgende Werte nötig.
Zur Berechnung der jeweiligen Jalousiehöhe erforderlich:
- Sonnenhöhe (Elevation)
- Fensterhöhe
- Abstand Fenster zum Boden
Die folgende Abbildung veranschaulicht, wo diese Parameter einzuordnen sind:
Einfluss der Fassadenneigung
Bei den beiden beschriebenen Methoden des Sonnenschutzes wurde davon ausgegangen, dass die Fassade und damit die Fenster senkrecht zum Boden stehen. Bei einer geneigten Fassade jedoch ändert sich der Lichteinfall, so dass dieser Einfluss berücksichtigt wird. Die Fassadenneigung wird wie folgt definiert:
