Es gibt:

• starre und
• öffenbare (lüftbare) Lichtkuppeln.

Bei starren Lichtkuppeln ist die Lichtkuppelschale fest mit dem Aufsetzkranz verbunden.

Bei lüftbaren Lichtkuppeln ist das Lichtkuppelelement durch ein Zwischenprofil, dem sogenannten Einfass- oder Lüfterrahmen, und Scharniere mit dem Aufsetzkranz beweglich verbunden.

Über Öffneraggregate kann die Lichtkuppel zu Lüftungszwecken angehoben werden. Unter Zubehör finden Sie weitere Angaben über die verschiedenen manuellen, elektrischen oder pneumatischen Öffneraggregate. Unter Lüftung finden Sie detallierte Informationen zur Wirkung und zum Nutzen der energiesparenden natürlichen (freien) Lüftung.

Für die Funktion des Dachausstieges wird auch eine öffenbare Lichtkuppel benötigt.

Mehr Informationen über Lichtkuppeln als Rauchabzugsgeräte gibt es unter RWA.

Daneben werden Lichtkuppeln nach der Anzahl der einzelnen Lichtkuppelschalen unterschieden in:

• einschalige,
• zweischalige,
• dreischalige und
• vierschalige Lichtkuppeln.

Einschalige Lichtkuppeln werden dort eingesetzt, wo ausschließlich die Versorgung mit Tageslicht im Vordergrund steht, z. B. bei Freiflächenüberdachungen oder Vordächern. Aufgrund der geringen Wärmedämmeigenschaften (U_t = 5,6 W/m²K nach DIN EN 1873) scheidet ein Einsatz in beheizten Gebäuden aus.

Jahrelang war die doppelschalige Lichtkuppel der Klassiker auf dem Dach. Mit einem U_t-Wert nach DIN EN 1873 von ca. 3,5 = W/m²K erfüllt sie aber nicht mehr die Ansprüche an eine moderne und energiesparende Bauweise.

Um Energie zu sparen, stellt heutzutage die dreischalige Lichtkuppel den Regelfall dar. Mit einem U_t-Wert von mindestens 2,5 W/m²K kann sie in fast allen Situationen eingebaut werden. Zu beachten sind dennoch Einbausituationen in Räumen mit erhöhter Temperatur sowie hoher Wasserdampfkonzentration, wie sie regelmäßig in Badezimmern oder Hallenbädern auftreten. Hier sind aus vorgenannten Gründen gegebenenfalls noch höhere Anforderungen an die Wärmedämmeigenschaften zu stellen.

Wenn erhöhte Anforderungen an den Wärmeschutz zu stellen sind, z. B. im Wohnbereich oder für Bäder, können sogar vierschalige Lichtkuppeln zum Einsatz kommen. Die U_t-Werte reichen dann bis zu 1,5 W/m²K hinab.

Eine Übersicht über die technischen Eigenschaften von verschiedenen mehrschaligen Lichtkuppelaufbauten finden Sie hier.

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Auf der Suche nach noch besseren wärmedämm-technischen Lösungen werden nun auch eine oder mehrere flach liegende Mehrkammer-Stegplatten oder Isolierglasscheiben (VSG) unter einer Kuppelschale im Einfaßrahmen angeordnet. Eine solche Bauweise ist oben zu sehen. Die U_t-Werte derartiger Konstruktionen liegen dann unter 1,0 W/m²K. Genauere Informationen und technische Daten liefern Ihnen die Hersteller.

Materialien der Lichtkuppeln

Für die Lichtkuppeln werden heute vornehmlich Kunststoffe verwendet. Daneben kommt vereinzelt auch Glas zum Einsatz. Zu unterscheiden sind bei Kunststoffen

• Thermoplaste und
• Duromere/Duroplaste
  

Die Verformbarkeit der Thermoplaste unter Wärme nutzt man aus, um das Rohgranulat durch Extrudieren zu Halbzeugen in Form von Massivplatten oder Hohlkammerprofilen (Bezeichnung Stegdoppel- oder Stegdreifachplatte) zu bringen.

PMMA ist ein hochwertiger Kunststoff, der sich vor allem durch seine hohe Lichtdurchlässigkeit und ausgezeichnete Bewitterungseigenschaften auszeichnet. Selbst nach langer Bewitterung ist kein nennenswerter Transmissionsverlust erkennbar. Ist das Material zu Massivplatten für Lichtkuppeln extrudiert worden, wird die Baustoffklasse B2 - normal entflammbar - erreicht.

Bei PMMA-Stegdoppelplatten mit einem Flächengewicht von ca. 5 kg/m² und einer Dicke von 16 mm (SDP 16) wurde ein U_t-Wert nach DIN EN 1873 von 2,9 W/(m².K) ermittelt, bei Stegdreifachplatten (S3P) gleicher Dicke verringerte er sich durch die zusätzliche Luftschicht auf 2,4 W/(m².K). Für Anwendungen im Baubereich ist auch das Schalldämmverhalten wichtig. An den Platten SDP oder S3P wurde ein bewertetes Schalldämmmaß R_w von 23 dB festgestellt. Das Material PMMA splittert bei der mechanischen Bearbeitung leicht und ist stoßempfindlich. Der Be- und Verarbeitung ist deshalb besondere Sorgfalt zu widmen.

In klarer Ausführung ist kaum eine Streuung des Sonnenlichts vorhanden; es werden daher weiß eingefärbte, sogenannte opale Plattentypen empfohlen, um Blendungserscheinungen zu vermeiden.

PC ist ein Kunststoff mit sehr hoher Schlagzähigkeit, wodurch er gute Sicherheit gegen Hagelschlag und Steinwürfe bietet. Das Material ist relativ elastisch und lässt kleine Kaltverformungsradien (> 150 . d bei Stegplatten; d = Dicke) zu.
Die Lichtdurchlässigkeit ist ähnlich hoch wie bei PMMA, weshalb auch hier weiß eingefärbtes Material für die Verwendung in Kuppeln empfohlen wird. Die aus PC hergestellten Stegplatten sind aufgrund der geringen Gurt- und Stegdicke sehr leicht, haben aber dennoch ein ausreichendes Wärmedämmverhalten (z. B. U_t = 3,1 W/(m².K) für eine 10 mm Stegdoppelplatte).
Allerdings schlägt sich das niedrige Gewicht in einem geringeren Schalldämmverhalten nieder, denn eine SDP 10 mit einem Flächengewicht von 2,1 kg/m² erreicht ein R_w von 20 dB. Um die Witterungsbeständigkeit zu gewährleisten, werden oberflächenvergütete Platten, durch Coextrusion oder durch Lackierung hergestellt, angeboten. Beim Brandverhalten sind die dünnen Platten bis 10 mm Dicke und zwei S3P16 in klarer Ausführung in die Baustoffklasse B 1 - schwer entflammbar - eingestuft. Bauaufsichtlich zugelassene Konstruktionen aus PC-Stegplatten gelten in der Regel als „weiche Bedachung“ und können so als Wärmeabzug eingesetzt werden.

PETG ist ein schlagfester, optisch hochwertiger Kunststoff mit guten Verarbeitungsmöglichkeiten. Er ist besonders geeignet für industrielle Anwendungen wie Abdeckungen, Schutz- oder Sichtscheiben, schlagfeste Displays in der Werbung und wird auch in der Nahrungsmittelindustrie für Verpackungen oder Behälter (PET-Flaschen) eingesetzt. Auch im Baubereich findet er für Überdachungen oder Sichtverglasungen (UV-stabilisiertes Material) immer mehr Verwendung.

SAN ist ein transparenter und formstabiler Kunststoff mit hoher Transparenz. SAN weist eine ausgezeichnet Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit auf, Weiter zeichnet es sich durch eine besonders hohe Temperaturwechselbeständigkeit aus und wird daher auch für hochwertige Haushaltswaren und im Sanitärbereich eingesetzt. Es hat eine hohe Gebrauchstauglichkeit im Industriebereich und ist dauerhaft hoch beanspruchbar.

Duromere (auch als Duroplaste bezeichnet) hingegen sind Chemiewerkstoffe, die sich nach einem Aushärteprozess in der Wärme nicht mehr verformen lassen. Sie sind bis zum Erreichen der Zersetzungstemperatur nicht schmelz- oder schweißbar. Verwendung findet meist glasfaserverstärktes, ungesättigtes Polyesterharz (GF-UP oder kurz GfK). Die Kuppelschalen (Lichtelemente) werden dabei meistens im Handauflegeverfahren in Formen laminiert.

GF-UP hat den höchsten E-Modul der hier beschriebenen Kunststoffe, der natürlich vom Glasgehalt (Flächenglasgewicht) abhängig ist. Wegen der hohen Festigkeit bieten diese Bauweisen bei entsprechender Materialdicke eine gleich gute Sicherheit gegen Hagelschlag und Steinwurf wie PC-Platten. Flachplatten aus Polyester können mit einer sehr hohen Transparenz - allerdings ohne klare Durchsicht - hergestellt werden. Durch die eingebetteten Glasfasern haben GF-UP-Platten ein gutes Lichtstreuverhalten. Für Lichtkuppeln werden, wie bei den Thermoplasten, auch weiß eingefärbte Platten empfohlen. GF-UP erweicht und schmilzt unter Wärmeeinwirkung nicht, ebenso tropft es im Brandfalle nicht ab. Das Material ist in der Regel in die Baustoffklasse B 2 - normal entflammbar - eingestuft. Spezielle Konstruktionen aus GF-UP können die Prüfung nach DIN 4102 Teil 7 bzw. DIN CEN/TS 1187; DIN SPEC 91187:2012-03 („harte Bedachung“) bestehen . Es werden doppel- und dreischalige Konstruktionen angeboten, deren U_t-Werte nach DIN EN 1873 bis zu 1,2 W/(m².K) reichen können.

Den u. a. von einfachem Wellpolyester her bekannten Negativerscheinungen „Vergilben“ und „Freiliegen von Glasfasern“ mit einhergehender starker Schmutzansammlung begegnet man heute erfolgreich durch Verwendung von hochwertigen Harzen mit UV- Absorbern, Acrylatbeimengungen und zusätzlichen Oberflächenschutzschichten aus Reinharz (Gelcoat). Auch hat sich die Vergütung der Oberfläche durch eine PVF-Folie seit Jahren bewährt.


Für architektonisch gestaltete Oberlichter werden auch Glaskonstruktionen eingesetzt, die bei raumabschließenden Bauteilen aus tragenden Sprossen aus Stahl oder Aluminium und Verscheibungen aus Isolierglas bestehen können.
Das dabei verwendete Mehrscheiben-Isolierglas ist eine Verglasungseinheit aus mehreren Glasscheiben, die durch luft- oder gasgefüllte Zwischenräume getrennt sind. Mit Mehrscheiben-Isolierglas (MIG) kann eine bessere Wärmeisolation erreicht werden als mit Einfachscheiben. Aus diesem Grund ist heute in Deutschland i.d.R. der Einsatz von MIG vorgeschrieben (früher Wärmeschutzverordnung, jetzt Energieeinsparverordnung).

Die Innenscheibe von Verglasungen bei schrägem Einbau, Shed-Dächern usw. muss splitterbindend sein (Überkopf-Verglasungen). Deshalb kommen nur Verbund-Sicherheitsgläser (VSG) oder Gläser mit Drahtnetzeinlage (Drahtglas) hierfür in Betracht.

Splitterbindende Verglasungen schützen Personen, die sich unter ihnen befinden, vor Verletzungen durch herabfallende Glassplitter. Mit dem Erscheinen der „Technischen Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Überkopf-Verglasungen“ des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt) ist die Verwendung splitterbindender Gläser verbindlich geworden.

Dunkelkuppeln

Für spezielle Anwendungen bei denen die Funktion der "Lichtkuppel" als Tageslichtspender nicht benötigt wird, hingegen aber z. B. die Funktion als RWA-Gerät benötigt wird, sind lichtundurchlässige Dunkelkuppeln erhältlich. Diese werden entweder aus flachen mehrschalig wärmegedämmten Kunststoffkonstruktionen (pigmentiertes GF- UP oder schwarz eingefärbtes PMMA) oder wärmegedämmten Blechhauben hergestellt.

Wärmeschutz

DIN EN 1873:2014 „Vorgefertigte Zubehörteile für Dachdeckungen - Lichtkuppeln aus Kunststoff - Produktspezifikation und Prüfverfahren“ hat die Bestimmung des U-Wertes von Lichtkuppeln (Kuppelschale und gegebenenfalls Einfassrahmen) und Lichtkuppeln mit Aufsetzkranz neu geregelt. Wesentlicher Grund hierfür ist die besondere räumliche Geometrie dieser Bauteile. Dies bedingt, dass zukünftig zum U-Wert auch die zugehörige Abwicklungsfläche angegeben werden muss. Neu ist ebenfalls die Festlegung einer Referenzgröße, um die Produkte verschiedener Hersteller miteinander vergleichen zu können.

DIN EN 1873 definiert folgende U-Werte:
U_t        Wärmedurchgangskoeffizient des lichtdurchlässigen Teils einer Lichtkuppel, in
            W/(m² × K) (kurz: U-Wert des transparenten Teils einer Lichtkuppel)
A_t         Flächeninhalt der vom Umfang des lichtdurchlässigen Teils begrenzten,
            beanspruchten Außenfläche des lichtdurchlässigen Teils, in m²
U_r        Gesamtwärmedurchgangskoeffizient einer Lichtkuppel einschließlich des
            Einfassrahmens, sofern vorhanden, in W/(m² × K)
A_r         Oberfläche der Lichtkuppel ohne Aufsetzkranz, in m²
U_r,ref   U-Wert der Lichtkuppel (ohne Aufsetzkranz) bestehend aus Kuppelschale und
            gegebenenfalls einem Einfassrahmen) für die Referenzgröße, in W/(m² × K)
U_rc      Gesamtwärmedurchgangskoeffizient einer Lichtkuppel einschließlich des
            Einfassrahmens, sofern vorhanden, sowie des Aufsetzkranzes, in W/(m² × K)
A_rc       Oberfläche der Lichtkuppel mit Aufsetzkranz, in m²
U_rc,ref300              
            Gesamtwärmedurchgangskoeffizient einer Lichtkuppel mit Aufsetzkranz (300 mm Höhe,
            Referenzmodell), in W/(m2 × K)
A_rc,ref300
            Oberfläche der Lichtkuppel mit Aufsetzkranz des Referenzmodells, in m²

Referenzgrößen Lichtkuppel:
Typ A (Lichtkuppel-Produktfamilie mit ausschließlich einem lichtdurchlässigen Teil):
Nennweite der Dachöffnung 1,20 m x 1,20 m
Typ B (Lichtkuppel-Produktfamilie mit zwei oder mehr lichtdurchlässigen Teilen):
Nennweite der Dachöffnung 1,50 m x 1,50 m
Kenngrößen: U_r,ref und A_r,ref

Referenzgrößen Lichtkuppel mit Aufsetzkranz:
Höhe des Aufsetzkranzes: 300 mm
Typ A (Lichtkuppel-Produktfamilie mit ausschließlich einem lichtdurchlässigen Teil):
Nennweite der Dachöffnung 1,20 m x 1,20 m
Typ B (Lichtkuppel-Produktfamilie mit zwei oder mehr lichtdurchlässigen Teilen):
Nennweite der Dachöffnung 1,50 m x 1,50 m
Kenngrößen: U_rc,ref300 und A_rc,ref300

Die Hersteller sollten demnach folgende Daten für ihre Produkte angeben:

• die Wertekombination U_r,ref - A_r,ref oder U_rc,ref300 - A_rc,ref300 des Referenzmodells (Typ A oder Typ B) oder
• den Wertekombination U_r - A_r oder U_rc - A_rc für die jeweilige Nennweite.

Mit Herausgabe der DIN 4108-4 im Februar 2013 ist die Möglichkeit eines pauschalen Nachweises des U-Wertes für Lichtkuppeln (Tabellenwerte für 2-schalig und 3-schalig) entfallen. In Abschnitt 6 ist jetzt für Dachoberlichter (Lichtkuppeln/Lichtbänder/Glasdächer) geregelt, wie der U-Wert zu bestimmen ist. Zudem sind in der Tabelle 13 der DIN 4108-4 für eine Reihe gängiger Schalenaufbauten Anhaltswerte dargestellt.
Die meisten Verglasungslösungen haben hingegen bessere Wärmedurchgangskoeffizienten als die aktuell in der o. g. DIN 4108 angegebenen Anhaltswerte. Höhere Werte können die Mitgliedsunternehmen des FVLR anhand von Prüfzeugnissen nachweisen.

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Technische Daten von Kunststoffverglasungen

Klicken Sie hier, um sich eine Übersicht der wesentlichen technischen Daten von verschiedenen Kunststoffverglasungen anzusehen (Auszug aus DIN V 18599-4).

Technische Daten von Verglasungen aus Silikatglas

Klicken Sie hier, um sich eine Übersicht der wesentlichen technischen Daten von verschiedenen Verglasungen aus Silikatglas anzusehen (Quelle: DIN EN 15193).

Aufsetzkränze

Aufsetzkranztypen für Lichtkuppeln

Die Aufsetzkränze werden nach der Art der Fußflanschausführung (flach und profiliert), nach dem Werkstoff und nach der Höhe eingeteilt.

Aufsetzkränze mit flachem Flansch aus Kunststoff:

• GF- UP, wärmegedämmt, 15, 30 und 50 cm hoch,
• GF -UP, wärmegedämmt, 30 und 50 cm hoch, mit Warmflanschausführung in verschiedenen Höhen,
• PVC, wärmegedämmt, 15 und 30 cm hoch.

Aufsetzkränze mit flachem Flansch aus Metall:

• Stahlblech-Aufsetzkränze, wärmegedämmt, 30 oder 40 cm hoch, WD 30 bis 60 mm,
• Stahl-Alu-Verbund-Aufsetzkränze, 30 oder 40 cm hoch.

Aufsetzkränze mit profiliertem Flansch:

• für Faserzementwell-Deckungen (FZW 5/8) aus GF-UP,
• für ein- bzw. zweischalige Stahl- oder Alu-Trapezblechdächer aus GF-UP ohne/mit wärmegedämmen Fußflansch oder Aluminium,
• für Stehfalzdeckungen (z. B. Kalzip) aus einer GF-UP-Alu- Verbundskonstruktion,
• für ISO-/Thermo-Dächer aus Aluminium.
  

Für den sach- und fachgerechten Anschluss der Aufsetzkränze an die unterschiedlichen Dachdeckungen und -abdichtungen (bituminöse, hochpolymere oder metallene) bieten unsere Mitgliedsfirmen diverse Anschluss-Systeme in Form von

• Dachbahnen-Anschluss-Systemen (Überhangstreifen /Schienen, Klemmleisten Anschlusskragen) oder
• einlaminierten Anschlusstreifen (z. B. aus PVC)

an.

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Beständigkeit von Dachoberlichtkonstruktionen

Dachoberlichtkonstruktionen sind erwartungsgemäß so auszubilden, dass
- sie den üblichen äußeren atmosphärischen Beanspruchungen widerstehen und
- es während der üblichen Produktlebensdauer zu keinen wesentlichen Schäden an den verwendeten Materialien/Baustoffen kommt, die die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.

Das FVLR-Merkblatt 02 "Beständigkeit von Dachoberlichtkonstruktionen in normaler Atmosphäre ", das Sie hier downloaden können, zeigt dem Planer/Bauherrn/Nutzer/Anwender die Verwendungsbereiche für Dachlichtbandkonstruktionen auf, bei denen erfahrungsgemäß keine Beeinträchtigung der Gebrauchstauglichkeit durch äußere und innere Umwelteinflüsse zu erwarten ist.