VDI 6011 Blatt 2-2006 Optimization of daylighting and artificial lighting - Rooflights.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREOptimierung von Tageslichtnutzung und knstlicher BeleuchtungDachoberlichterOptimization of daylighting andartificial lightingRooflightsVDI 6011Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Technische Gebudeausrstung, Band 1: ElektrotechnikVDI-Handbu

2、ch Bautechnik, Band 1: Gebuderelevante SystemeVDI-Handbuch Optische TechnologienVDI-RICHTLINIENICS 91.160.10 April 2006Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Geltungsbereich und Zweck . . . . . . . . . . 32 Verwendete Begriffe und Definitionen . . . . 3 3 Anforderungen an

3、Tageslicht in Gebuden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1 Licht und Gesundheit . . . . . . . . . . . . 103.2 Raumtypenanforderung (Sehaufgabe) . . . 124 Systeme und Bauarten vonDachoberlichtern . . . . . . . . . . . . . . . . 174.1 Bauarten/Typologien . . . . . . . . . . . . 174.2 Werkstof

4、fe. . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.3 Auswahlkriterien . . . . . . . . . . . . . . 265 Planung, Auslegung . . . . . . . . . . . . . . 275.1 Bemessungsgrundlagen . . . . . . . . . . . 275.2 Nutzungszeiten . . . . . . . . . . . . . . . 315.3 Simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.4 Op

5、timierungsanstze . . . . . . . . . . . . 336 Sonnenschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . 336.1 Hitzeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . 346.2 Blendschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . 366.3 Entscheidungsgren zur Auswahl von TLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Kombination von T

6、ageslichtsystemen mit knstlicher Beleuchtung . . . . . . . . . . . . 408 Systemschnittstellen TGA . . . . . . . . . . . 44Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Anhang Beispiele fr Optimierung in Gebuden . 49A1 Einkaufszentren . . . . . . . . . . . . . . . . 49A2 Sporthallen . . . . .

7、. . . . . . . . . . . . . 52Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideli

8、ne shall be taken asauthoritative.Frhere Ausgaben: 11.04 Entwurf,deutschFormer editions: 11/04 Draft, in German onlyZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2006Contents PagePreliminary note .

9、 . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope and purpose . . . . . . . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Requirements relating to daylight in buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1 Light and health. . . . . . . . . . . . . . . 103.2 Room type require

10、ment (visual task) . . . . 124 Rooflight systems and types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.1 Types and classification . . . . . . . . . . 174.2 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.3 Selection criteria . . . . . . . . . . . . . . 265 Planning and design . . . . . . . . .

11、 . . . . . 275.1 Design basics . . . . . . . . . . . . . . . . 275.2 Utilization times . . . . . . . . . . . . . . 315.3 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.4 Optimisation approaches . . . . . . . . . . 336 Protection from sunlight . . . . . . . . . . . . 336.1 Protection from heat . .

12、. . . . . . . . . . 346.2 Protection from glare . . . . . . . . . . . . 366.3 Decision-related variables for DLSselection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Combinations of daylight systems with artificial lighting. . . . . . . . . . . . . . 408 System interfaces with Building Services . . 44B

13、ibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Annex Examples of optimisation in buildings . . 49A1 Shopping centres . . . . . . . . . . . . . . . 49A2 Sports halls . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52VDI-Gesellschaft Technische GebudeausrstungB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9N

14、ormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 2 VDI 6011 Blatt 2 / Part 2VorbemerkungEs besteht Bedarf an Planungshilfen und Dimensio-nierungsgrundlagen fr Architekten und beratendeIngenieure. Die optimale Lsung erfordert eine inter-disziplinre Planung.Arbeitss

15、tttenrichtlinien und gltige Normen verlan-gen fr Aufenthalts- und Arbeitsrume ausreichendgroe, durchsichtige Fenster in Augenhhe, um Sicht-verbindung zur Auenwelt sicherzustellen. Oberlich-ter sind geeignet, ein ausreichendes Helligkeitsniveauauch bei groer Grundflche zu ermglichen. DieseMindestvora

16、ussetzungen an Tageslicht und Fenstersind aus psychologischen Grnden unabdingbar frdas Wohlbefinden von Menschen und knnen wederdurch eine knstliche Beleuchtung noch durch anderetechnische Einrichtungen ersetzt werden.Recherchen in der medizinischen Literatur wie aucharbeitswissenschaftliche Untersu

17、chungen lassen ein-deutig erkennen, dass Tageslicht fr den arbeitendenMenschen eine gesundheitsfrdernde und motivie-rende Wirkung hat. Zu betonen ist, dass die Wirkungwesentlich mit der Quantitt und Qualitt des Tages-lichts zusammenhngt und nicht nur mit der Kommu-nikationswirkung von Fenstern, auf

18、die die Arbeits-stttenverordnung abhebt.Ziel der optimierten Tageslichtnutzung in Gebudenist eine wesentliche Reduktion des Energiever-brauchs bei gleichzeitiger Verbesserung der Aufent-haltsqualitt und der visuellen Behaglichkeit.Sie erfordert gewerkebergreifende Lsungen mitBlendschutz, Sonnenschut

19、z, Lichtlenkung, Gebu-deautomation und integrierte Konzepte von Tages-licht-Nutzung und knstlicher Beleuchtung.Tageslichttechnik kann helfen, Architekturkonzeptezu verwirklichen, die konventionell nicht lsbar sind.Den Oberlichtern kommt gegenber den Seitenlich-tern wie Fenstern insbesondere in grere

20、n Rumenmit groer Bautiefe eine besondere Bedeutung zu, damit Oberlichtern hier eine wirtschaftliche Lsung derTageslichtnutzung mglich ist. Zudem kann durchgeeignete Anzahl und Anordnung eine wesentlichgnstigere Gleichmigkeit bei der Beleuchtungs-strkeverteilung erreicht werden. Es knnen beson-ders t

21、iefe Rume gut ausgeleuchtet werden.Die gnstigen Eigenschaften der Tageslichtnutzungdurch Oberlichter wurden von den Architekten be-reits in den Zeiten genutzt, als knstliche Beleuch-tung noch nicht oder nur in geringem Mae zur Ver-fgung stand. Das Wissen um die besonderen gestal-terischen Effekte, d

22、ie sich mit Oberlichtern erzielenlassen, wird heute neu in der Architektur entdeckt.Die Vielfalt des Angebotes innovativer Technikenund eines breit angelegten Spektrums von Oberlich-Preliminary noteThere is a need for planning aids and dimensioningreference material for both, architects and consulti

23、ngengineers. The best solution calls for interdiscipli-nary planning.Workplace guidelines and currently valid standardsrequire that workrooms and dayrooms are providedwith transparent windows of adequate size at eyelevel so as to ensure visual contact with the outsideworld. Rooflights are suitable f

24、or making possible anadequate level of brightness even with rooms of largefloor space. These minimum requirements for day-light and windows are for psychological reasons es-sential to the well-being of building occupants andcannot be replaced by artificial lighting nor by othertechnical equipment.It

25、 can be seen clearly from studies in both, the medi-cal literature and in work sciences that daylight has ahealth-promoting and motivating effect on the work-ing person. It should be stressed that the effect isclosely associated with the quantity and quality of thedaylight and not only with the comm

26、unicative effectof windows which the workplace directive stresses.The aim of optimised daylight usage in buildings is aconsiderable reduction in energy consumption whilesimultaneously improving the ambience and visualcomfort.Daylight technology can help to implement architec-tural concepts which are

27、 not feasible by conventionalapproaches.Rooflights take on a special importance in compari-son with windows, particularly in bigger rooms, sincerooflights can offer an economic solution to the use ofdaylight. Furthermore, with a suitable number andlayout of rooflights a considerably improved homo-ge

28、neity can be achieved in the distribution of lightingintensity levels. Particularly deep rooms in particularcan be well illuminated.Architects were already exploiting the positive prop-erties of daylight use by means of rooflights at timeswhen artificial lighting was not yet available, or onlyto a l

29、imited extent. Todays architects are now discov-ering the special aesthetic effects which can beachieved by the use of rooflights.The wide variety of innovative techniques availableas also the wide range of rooflight designs may offerB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-

30、08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI 6011 Blatt 2 / Part 2 3 tern bieten fr die verschiedensten Gebudetypenund Nutzungsarten geeignete Lsungen.Allen ehrenamtlichen Mitarbeitern sei auf diesemWege gedankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks,der Wiede

31、rgabe (Fotokopie, Mikrokopie), der Spei-cherung in Datenverarbeitungsanlagen und der ber-setzung, auszugsweise oder vollstndig. Die Nutzungdieser VDI-Richtlinie als konkrete Arbeitsunterlageist unter Wahrung des Urheberrechtes z.B. durchKopieren auf speziellem Kopierpapier des VDI mg-lich. Ausknfte

32、dazu, auch z.B. zur Nutzung imWege der Datenverarbeitung, erteilt die AbteilungVDI-Richtlinien im VDI. 1 Geltungsbereich und ZweckEs sollen die besonderen Qualittsmerkmale des Ta-geslichts im Allgemeinen und von Oberlichtern imSpeziellen behandelt werden, insbesondere fr dieGebudeartenIndustriehalle

33、n (Produktion und Lager),Verkaufssttten,Verkehrsgebude,Sport- und Schwimmhallen,Schulen und Kindergrten,Kulturbauten wie Museen undAtrien in diesen Gebudearten,unter Bercksichtigung auch von Bildschirmarbeit inIndustriehallen und gewerblichen Bauten fr Neubauund Sanierung.2 Verwendete Begriffe und D

34、efinitionenIn der vorliegenden Richtlinie werden folgende Be-griffe in nachfolgend definiertem Sinn verwendet.2.1 BegriffeDachoberlicht = OberlichtEin in die Dachflche integriertes, im Allgemeinendaraus herausragendes lichtdurchlssiges Konstrukti-onselement zur Raumbeleuchtung durch Tageslicht.Harte

35、 BedachungHarte Bedachung (Dachoberlicht) ist gegen Flugfeuerund strahlende Wrme bestndig, wenn eine Brand-bertragung von auen nach innen in das zu belich-tende Gebude behindert wird (siehe DIN 4102-7).Weiche BedachungBedachung (Dachoberlicht), die nicht gegen Flug-feuer und strahlende Wrme bestndig

36、 ist.suitable solutions for the most varied types of build-ings and their uses.We wish to take this opportunity to thank all the hon-orary contributors to this guideline.All rights reserved, including reprinting, reproduc-tion (photocopy, microcopy), storage on electronicdata media, and translation,

37、 either as extracts or infull. This VDI guideline may be used as an actualworking document while still observing copyrightprovided that it is copied, for example, onto licensedVDI copy paper. For information about this and aboutuse within data processing systems, please contactthe VDI Guidelines dep

38、artment at the VDI.1 Scope and purposeThis guideline will deal with the special quality char-acteristics of daylight in general and with rooflightsin particular, especially for these kinds of building:factory buildings (production and storage),retail buildings,buildings with pedestrian circulation,s

39、ports halls and swimming baths,schools and kindergartens,cultural buildings such as museums, andatria in these types of landscapewhile also taking into account work with monitorscreens in factory buildings and commercial build-ings, and applying to both, new construction and ren-ovation.2 Terms and

40、definitionsThe present guideline uses the following terms in thesenses defined below.2.1 TermsRooflightA light-permeable constructional element integratedinto and generally projecting from the roof area andused for illuminating rooms with daylight.Hard roofingHard roofing is resistant to flying bran

41、ds and radiantheat when outside-to-inside transmission of fire intothe building to be illuminated is prevented (seeDIN 4102-7).Soft roofingSoft roofing is roofing (rooflight) which is not resist-ant to flying brands and radiant heat.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-0

42、8All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 4 VDI 6011 Blatt 2 / Part 22.2 Physikalische Kenngren und LichtverteilungskurvenDachoberlichter haben als Komponenten der Gebu-dehlle tageslichttechnische und thermische Funktio-nen: winterlichen Wrmeschutz und die passive Nut-zung sol

43、arer Einstrahlung fr die Gebudeheizung.Falls solare Gewinne (im Sommer) nicht genutzt wer-den knnen, ergibt sich hufig die Notwendigkeiteines Sonnenschutzes. Somit mssen sowohl opti-sche als auch thermische Kenngren vorliegen.Tageslicht tritt in gerichteter (Direktstrahlung) undungerichteter (Diffus

44、strahlung) Form auf. Kenngr-en fr gerichtete Einstrahlung sind eingangsseitigim Allgemeinen winkelabhngig. Lichtstreuendeoder lichtlenkende Komponenten weisen darber hi-naus auch ausgangsseitig eine Winkelabhngigkeitauf.2.2.1 Lichttechnische und strahlungsphysikalische KennzahlenLichttechnische und

45、strahlungsphysikalische Be-zeichungen werden nach EN 410 wie folgt festgelegt(siehe Tabelle 1).2.2.2 Lichteinfall und AbstrahlungsrichtungDie lichttechnischen und strahlungsphysikalischenBezeichnungen sind von der Art des Lichteinfalls ab-hngig (siehe Tabelle 2).2.2.3 Gerichteter LichteinfallDer ger

46、ichtete Lichteinfall wird im Allgemeinendurch zwei Winkel beschrieben (siehe Bild 1):1Einfallswinkel, gemessen gegen die Flchen-normale n1Azimutwinkel auf der Probenebene, gemessengegen eine Referenzachse2.2 Physical parameters andlight distribution curvesAs component parts of the building shell, ro

47、oflightsperform functions relating to lighting technology andto heat: they provide thermal protection in winter andallow passive use of solar irradiation in the buildingsheating system. If it is not possible to exploit solarheat gain (in the summer), there will often be a neces-sity for protection a

48、gainst the sun. This means thatboth, optical and thermal parameters will need to beknown. Daylight occurs in both, a directed (direct ra-diation) and an undirected (diffuse radiation) form.Characteristic variables for directed irradiation aregenerally angle-dependent on the input side, whilelight-sc

49、attering or light-directing components have adependence on angle on the output side as well. 2.2.1 Light engineering and radiation physical termsLight engineering and radiation physical terms aredefined as follows according to EN 410 (see Ta-ble 1).2.2.2 Light incidence and emergence directionLight engineering and radiation physical termsdepend on the nature of the light incidence (see Ta-ble 2).2.2.3 Directed light incidenceDirected light inc