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Solarstrahlung und Tageslicht

Solarstrahlung und Tageslicht

Heinrich Kaase, Alexander Rosemann

ISBN: 978-3-433-03188-9

Aug 2018

279 pages

Vorwort IX

Über die Autoren XI

Liste ausgewählter Naturkonstanten XIII

1 Einleitung 1

2 Lichttechnische Grundlagen 3

2.1 Optische Strahlung 3

2.2 Licht- und Strahlungsgrößen 7

2.3 Photonengrößen,Wellenzahl und Frequenz 10

2.4 Farbe 10

Literatur 16

3 Extraterrestrische Solarstrahlung 17

3.1 Die Sonne 17

3.2 Die Solarkonstante 20

Literatur 23

4 Terrestrische Solarstrahlung 25

4.1 Aufbau der Erdatmosphäre 25

4.2 Einfluss der Erdatmosphäre auf die Solarstrahlung 27

4.3 Die Globalstrahlung 34

4.4 Spektrale Verteilung der terrestrischen Solarstrahlung 35

4.5 Die Himmelsfarbe 38

Literatur 39

5 Tageslichtangebot 41

5.1 Tageslicht im Außenraum 41

5.2 Sonnenstand 47

5.3 Besonnung 51

5.4 Tageslicht im Innenraum 52

5.5 Blendung durch Tageslicht 58

5.6 Anforderungen an das Tageslicht im Innenraum 60

Literatur 63

6 Tageslichtmesstechnik 67

6.1 Gesamtstrahlungsmessungen 68

6.1.1 Messung der direkten Sonnenbestrahlungsstärke 69

6.1.2 Messung der Globalstrahlung 70

6.2 SpektraleMesstechnik 73

6.3 Lichtmessungen 77

6.4 Licht- und Strahlungsmessgeräte für den Feldeinsatz 79

6.5 Testräume für lichttechnische Untersuchungen an Tageslichtsystemen 80

Literatur 82

7 Sonnensimulation 85

Literatur 90

8 Strahlungsphysikalische und lichttechnische Kennzahlen von Tageslichtsystemen 93

8.1 Winkelbeziehungen 95

8.2 Spektraler Transmissions- und Reflexionsgrad 99

8.3 Strahlungstransmissionsgrad, Lichttransmissionsgrad und Lichtreflexionsgrad 102

8.4 Bidirektionale Messungen 105

8.5 Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades nach optischen Methoden 109

8.6 Das Datenformat EUMELDAT 110

8.7 Konvertierung derMessdaten in Planungsprogramme 115

Literatur 116

9 Angewandte Tageslichttechnik 119

9.1 Potenziale der Tageslichttechnik 119

9.2 Tageslichtsysteme 121

9.2.1 Verglasungen 121

9.2.2 Sonnenschutzeinrichtungen 125

9.2.3 Tageslichtlenksysteme 126

9.3 Tageslichtdachsysteme 130

9.4 Heliostatensysteme 136

Literatur 138

10 Planungsprogramme 141
Jan de Boer

10.1 Einleitung 141

10.2 Berechnungsverfahren 141

10.2.1 Radiosity (Strahlungsaustausch) 143

10.2.2 Raytracing-Verfahren (Strahlverfolgung) 144

10.2.3 Photon Mapping 147

10.2.4 Materialien- und Fassadenmodellierung 147

10.3 Berechnungswerkzeuge/Anwenderschnittstellen 150

10.3.1 Übersicht 150

10.3.2 Sonnenstandsverschattungsstudien 151

10.3.3 Auslegung Sonnen- und Blendschutz 153

10.3.4 Relative Nutzbelichtung, Bewertung nach DIN V 18599/EnEV 154

10.3.5 Solarkonzentration außen 156

10.3.6 Parametrisches Modellieren 158

10.4 Zusammenfassung 159

Literatur 159

11 Energetische Aspekte der Tageslichttechnik 161

11.1 Gebäudeautomatisierungssysteme 162

11.1.1 Übersicht 162

11.1.2 Anwendungsbereiche in der Beleuchtungstechnik 167

11.2 Tageslichtabhängige Beleuchtung 169

11.2.1 Kontrolle der künstlichen Beleuchtung 172

11.2.2 Kontrolle der Tageslichtbeleuchtung und von Tageslichtsystemen 175

11.3 Energiebedarf von Gebäuden 178

11.4 Kunstlichtbeleuchtungsanlagen 181

11.4.1 Lichtquellen 182

11.4.2 Leuchten 184

11.4.3 Materialien 187

11.5 Berechnungsverfahren zur Ermittlung des Energiebedarfes für Beleuchtung 187

11.5.1 Grundüberlegungen 187

11.5.2 Mögliche Verfahren zur Ermittlung der spezifischen Bewertungsleistung 190

11.5.3 Ermittlung des tageslichtversorgten Bereiches 191

11.5.4 Ermittlung der effektiven Betriebszeiten 191

11.5.5 Gesamtbetriebszeit 192

11.5.6 Teilbetriebsfaktor zur Berücksichtigung der Anwesenheit 195

11.5.7 Zusammenfassung des neuen Verfahrens 195

11.6 Anwendung des Verfahrens im internationalen Vergleich 197

11.7 Beispiele für innovative, energieoptimierte Tageslichtnutzungskonzepte 198

11.7.1 Wartungsarmes Hybridbeleuchtungssystem 198

11.7.2 Autoadaptive Systeme 199

11.7.3 Das Adaptive Butterfly Array für ein hybrids Hohllichtleitersystem 204

11.8 Umwelttechnische Aspekte der Tageslichttechnik 205

Literatur 207

12 Fotoinduzierte Effekte durch Solarstrahlung 211

12.1 Allgemeine Grundlagen 211

12.2 Beispiele für physikalischeWirkungen 214

12.3 Beispiele für chemischeWirkungen 215

12.4 Beispiele für biologischeWirkungen 219

Literatur 221

13 Gesundheitliche Aspekte 223

13.1 Zur Geschichte des Sonnenkultes und der Heliotherapie 223

13.2 Medizinisch-technische Bewertungsgrößen 226

13.3 Wirkungen auf und über die Haut 228

13.4 Wirkungen auf das Auge 233

13.5 SystemischeWirkungen 238

13.6 Wärme- und Strahlungsbelastung 239

13.7 Heliotherapie 240

13.8 Sicherheitsaspekte und Schutzmaßnahmen 243

13.9 Referenzsonnenspektren 244

Literatur 246

14 Ausblick 249

Stichwortverzeichnis 253