Solarstrahlung und Tageslicht
Bauingenieur-Praxis (Band Nr. 1)
1. Auflage August 2018
279 Seiten, Softcover
29 Tabellen
Lehrbuch
Kurzbeschreibung
Das Buch erläutert praxisnah die physikalischen, energetischen, meteorologischen und lichttechnischen Grundlagen der Solarstrahlung und des Tageslichts. Es ist Grundlage für die Bestimmung effektiver Wirkungen der Solarstrahlung in Gebäudetechnik und Gesundheit.
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Der Solarstrahlung kommt für das Leben auf der Erde die größte Bedeutung zu. Dieses Thema wird in diesem Buch aufgegriffen. Nach einer Beschreibung des Prozesses der Strahlungserzeugung und des Durchganges der Solarstrahlung durch die Erdatmosphäre werden die Wechselwirkungen durch physikalische, chemische, biologische und medizinische Effekte beschrieben. Da über verschiedene Formen der Sonnenenergiewandlung bereits eine kompetente Fachliteratur vorliegt, wird hier auf die entsprechenden Ausführungen verzichtet. Dagegen wird auf die Wirkungen über das menschliche Auge - also auf das Tageslicht - besonders eingegangen.
Tageslicht als passive Solarstrahlungstechnik dient nicht nur der Beleuchtung von Innenräumen der Gebäude, es kann auch einen merklichen Anteil der Energieeinsparung liefern. Der Jahresumsatz der Energie eines Gebäudes hängt von den verwendeten wärmetechnischen Installationen, den architektonischen Gegebenheiten und der Kunstlichttechnik ab. So werden technische Lösungen sowie Komponenten beispielhaft zusammengestellt und Berechnungsverfahren und technische Regel angegeben. Besonderer Augenmerk wird auf eine qualifizierte, integrale Gebäudeplanung gelegt, die auf den Bedürfnissen der Nutzer basiert und somit nicht nur die energetische Gesamtbilanz verbessert, sondern gleichzeitig die Aufenthaltsqualität erhöht.
Dieses Buch führt in die notwendigen physikalischen und meteorologischen Zusammenhänge von Solarstrahlung und Tageslicht ein, indem die doppelt spektralen Zusammenhänge von Strahlung und Effekt, wie die lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kennzahlen und die gesundheitlichen Wirkungen erläutert werden. Das Buch erläutert zudem Verfahren zur Bestimmung des Energieumsatzes mit Planungstools.
Das Buch ist für Architekten, Bauingenieure, Gebäudetechniker, Lichttechniker, Arbeitsmediziner, Meteorologen und Umwelttechniker in Planungspraxis, Industrie, Forschung und Lehre geeignet.
Liste der verwendeten Symbole und Abkürzungen
1 Einleitung
2 Lichttechnische Grundlagen
Optische Strahlung
Licht- und Strahlungsgrößen
Photonengrößen, Wellenzahl und Frequenz
Farbe
3 Extraterrestrische Solarstrahlung
Die Sonne
Die Solarkonstante
4 Terrestrische Solarstrahlung
Aufbau der Erdatmosphäre
Sonnenstand
Einfluss der Erdatmosphäre auf die Solarstrahlung
Die Globalstrahlung
Spektrale Verteilung der terrestrischen Solarstrahlung
Die Himmelsfarbe
5 Tageslichtangebot
Tageslicht im Außenraum
Besonnung
Tageslicht im lnnenraum
Blendung durch Tageslicht
Anforderungen an das Tageslicht im lnnenraum
6 Tageslichtmesstechnik
Gesamtstrahlungsmessungen
Spektrale Messtechnik
Lichtmessungen
Testraume für lichttechnische Untersuchungen an Tageslichtsystemen
7 Sonnensimulation
8 Strahlungsphysikalische und lichttechnische Kennzahlen von Tageslichtsystemen
Winkelbeziehungen
Spektraler Transmissions- und Reflexionsgrad
Strahlungstransmissionsgrad, Lichttransmissionsgrad und Lichtreflexionsgrad
Bidirektionale Messungen
Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades nach optischen Methoden
Das Datenformat EUMELDAT
Konvertierung der Messdaten in Planungsprogramme
9 Angewandte Tageslichttechnik
Möglichkeiten der Tageslichtnutzung
Komponenten der Tageslichtlenksysteme
Tageslichtsysteme
10 Energetische Aspekte der Tageslichttechnik
Gebäudeautomatisierungssysteme
Tageslichtabhängige Kunstlichtbeleuchtung
Anwendungsbereiche in der Beleuchtungstechnik
Energiebedarf von Gebäuden
Lichtquellen
Leuchten
Materialien
Berechnungsverfahren zur Ermittlung des Energiebedarfs für Beleuchtung
Beispiele für innovative, energieoptimierte Tageslichtnutzungskonzepte
Umwelttechnische Aspekte der Tageslichttechnik
11 Planungsprogramme
Berechnungsalgorithmen
Planungsprogramme
Darstellung photorealistischer Szenen
12 Photoinduzierte Effekte durch Solarstrahlung
Allgemeine Grundlagen
Beispiele für physikalische Wirkungen
Beispiele für chemische Wirkungen
Beispiele für biologische Wirkungen
13 Gesundheitliche Aspekte
Literatur
Seine wissenschaftlichen Arbeiten zur Forschung über Spektralradiometrie, Synchrotronstrahlung, Plasmastrahlung, Solarstrahlung, Tageslicht, Lichtmesstechnik, Optohalbleiter, Photobiologie, Photomedizin und elektrische Installationstechnik waren stets praxisorientiert und interdisziplinär angelegt. Die Ergebnisse wurden in mehr als 200 Publikationen veröffentlicht. Auf Grund dieser Tätigkeiten wurde Heinrich Kaase in eine Vielzahl von nationalen Gremien (DIN, DKE, SLS und SSK) und internationalen Komitees (CIE, IEA, IMEKO und PEP) berufen.
Prof. Dr.-Ing. habil. Alexander Rosemann leitet das Fachgebiet Building Lighting an der Eindhoven University of Technology (TU/e). Seine Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen Licht & Energie, Licht & visuelle Umgebung sowie Licht & Gesundheit. Nach dem Studium der Elektrotechnik an der TU Berlin promovierte er bei Prof. Kaase über ein tageslichttechnisches Thema. Im Anschluss an seine Tätigkeiten am Fachgebiet Lichttechnik und in der Firma schüco International KG ging er für 10 Jahre nach Kanada. Dort war er nach einer Postdoc-Anstellung an der University of British Columbia in Vancouver bei dem Energieunternehmen BC Hydro im Bereich Energieeffizienz tätig. Sein Verantwortungsgebiet umfasste die Entwicklung und Anwendung von energieeffizienten Standards und Building Codes auf kommunaler, regionaler und nationaler Ebene. Rosemann ist Vorstandsmitglied der NSVV (Nederlandse Stichting Voor Verlichtingskunde) und Mitglied der LiTG (Deutsche Lichttechnische Gesellschaft).
