Fenster, Türen, Tore aus Holz und Metall: Eine Anleitung zu ihrer guten Gestaltung, wirtschaftlichen Bemessung und handwerksgerechten Konstruktion [4., überarb. u. erg. Aufl. Reprint 2019] 9783111367811, 9783111010762

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SAMMLUNG

GÖSCHEN

BAND

1092

FENSTER, TÜREN, TORE AUS

HOLZ

UND

M E T A L L

Eine Anleitung zu ihrer guten Gestaltung, wirtschaftlichen Bemessung und handwerksgerechten Konstruktion von

WALTHER

WICKOP

Dr.-Ing. E . h. ord. Professor an der Technischen Hochschule in Hannover

Mit 95 Abbildungen V i e r t e ü b e r a r b e i t e t e und e r g ä n z t e Auflage

WALTER DE GRUYTER & CO. vormals G. J . Göschen'sche Verlagshandlung • J . Guttentag, Verlagsbuchhandlung • Georg Reimet • Karl J . Trübner • Veit & Comp

BERLIN

1955

Alle H e c h t e , e i n s c h l i e ß l i c h der H e c h t e der H e r s t e l l u n g von P h o t o k o p i e n und Mikrofilmen, von der Verlagshandlung v o r b e h a l t e n

Copyright 1955 by Walter de Gruyter & Co. Berlin W 35, Genthiner Straße 13

Archiv-Nr. 1110 92 Satz und Druck: iludolf Wendt KG., Berlin N 65 Printed in Germany

INHALT Erster Teil: Fenster I. A l l g e m e i n e A n f o r d e r u n g e n

Seite

Einleitung: Die Aufgaben des Fensters

7

Gestaltungsfragen Das Fenster im Innenraum

8 8

Lichtführung und Raumwirkung. Sturz. Brüstung. Fensterbreite. Pfeiler

Das Fenster in der Außenfront

ll

Rhythmus. Maßstab. Sprossenteilung

Das Fenster als Lichtöffnung Grundbegriffe der Tageslichtberechnung

Horizontalbeleuchtung im Freien und im Innenraum. Tageslichtquotient. Gleichmäßigkeit. Wirkungsgrad

13 14

Berechnung der Fenstergröße

21

Form und Lage des Fensters Das Fenster als Luftöffnung Lüftung durch Auftrieb Lüftung durch Wind Zugerscheinungen Anordnung von Lüftungsflügeln Bemessung der Lüftungsflächen Das Fenster als Wärmeschutz Normung

22 27 27 28 28 28 29 29 31

Fensterhöhe und Raumtiefe

II. F e n s t e r a u s H o l z Bezeichnungen Der Bau hölzerner Fenster Holzauswahl Holzstärken Handwerkliche Ausführung Konstruktion der Einzelteile

33 33 33 36 36 42

4

Inhalt Eindringen von Wasser Das Anschlagen des Flügels im Rahmen Fensterverschlüsse Drehkippflügel-Beschlag Das Anschlagen des Fensters in der Außenwand Verschiedene Anschlagarten Die äußere Fensterbank Die innere Fensterbank Fensterbrüstung

Beispiele von Holzfenstern

Seite

43 u 45 46 48 51 53 54 57 57

A. Einfachfenster 1. Einflügelige Kippflügelfenster 2. Zweiflügelige Fenster, nach außen schlagend 3. Zweiflügelige Fenster, nach innen schlagend 4. Kämpferfenster und Lüftungsflügel 5. Mehrteilige Drehflügelfenster 6. Schwingflügel- und Wendeflügelfenster

57 57 59 59 59 62 66

B. Doppelfenster a) Zargendoppelfenster b) Vorfenster c) Kastenfenster

68 70 70 70

C. Verbundfenster

70

D. Vertikalschiebefenster Versenkfenster

72 74

E . Horizontalschiebefenster

76

F . Faltfenster

77

G. Schaufenster

so

H. Blumenfenster

84

J . Fensterläden und Vorhänge Schlagläden Rolläden Brettchen-Zugläden Vorhang und Gardine Patentroller

87 87 91 93 94 98

Inhalt

III. F e n s t e r aus Metall

5 Seite

Fenster aus Gußeisen

98

Fenster aus Stahl und anderen Metallen

99

Wärmetechnische Überlegungen Einfachfenster. Verbundfenster. Doppelfenster Fenster aus Leichtmetall

99 104

Zweiter Teil: Türen und Tore Einleitung: Anordnung von Türen und Toren

104

I. Türen und Tore aus H o l z Handwerkliche Vorbemerkungen

105

Einbau der Tür

ios

Bezeichnungen. Maße. Holzarten. Holzstärken

A. Beschläge und Anschlagen B. Einbau des festen Rahmens a) in massive Wände mit 1. Zarge 2. Blockrahmen 3. Blendrahmen 4. Futter und Bekleidung 5. Stahlzargen b) in Holzfachwerkwände c) in Leichtwände 1. mit hölzerner Blindzarge 2. mit Stahlzarge d) Einbau von Tapetentüren

C. Der Bau des Türblattes

109 in 114 114 114 115 117 117 119 121 121 121 121

122

Beispiele von Außen- und Innentüren

122

1. Lattentüren 2. Einfache Brettertüren 3. Aufgedoppelte Türen a) aus Brettern b) auf gestemmter Blindtür c) mit Leistenwerk

122 125 125 125 126 126

6

Inhalt 4. Gestemmte Rahmentüren a) b) c) d) e) f)

mit mit mit mit mit mit

Leisten-Füllungen überschobenen Füllungen eingeschobenen Füllungen aufgeleimten Sperrholzflächen Glasfüllungen Dickten abgesperrte Flächen

Seite

129

129 129 131 133 134 134

5. Abgesperrte Platten-Türen 136 6. Türfenster 137 7. Glasabschlüsse und Durchschlagtüren (Pendeltüren) 138 D. Verschiedenes 142 1. Außentür-Schwellen 142 2. Innentür-Schwellen 145 3. Fußleisten-Anschluß 145 E. Schiebetüren und- Falttüren 146 Schiebetüren im Innern 146 Äußere Schiebetore 148 Falttüren und Falttore 148 II. T ü r e n u n d Tore a u s M e t a l l Blechtüren 1. Einfache Stahlblechtüren und -tore 2. Doppelte, gepreßte Blechtüren S. Feuerbeständige Stahlblechtüren 4. Gasdichte Türen

150 150 150 150 152

Stahl-Holz-Türen

152

Literatur-Verzeichnis

153

Sachregister

154

Erster Teil: Fenster I. A l l g e m e i n e

Anforderungen

Einleitung: Die Aufgaben des Fensters Das Fenster hat vielerlei zu leisten. Es versorgt unsere Räume mit L i c h t und L u f t . Zugleich aber soll es uns s c h ü t z e n gegen R e g e n und W i n d , gegen H i t z e und K ä l t e und gegen G e r ä u s c h e ; es dient also unserer Gesundheit und der Brauchbarkeit des Hauses vielseitiger als jeder andere Bauteil. Außerdem sind seine Anordnung und seine Formgebung wichtigste Mittel baukünstlerischer Gestaltung. Im Innern bestimmen die Fensteröffnungen entscheidend die Raumwirkung; sie geben die gedämpfte Stimmung der Vorräume, die Helle und Klarheit des Arbeitsraumes, die freundliche Behaglichkeit des Wohnraumes, die Feierlichkeit des Monumentalraumes, die ernste oder mystische Haltung des Sakralraumes. Im Äußeren aber werden Zuschnitt und Verteilung der Fensterlöcher zum entscheidenden Mittel rhythmischer Gliederung des Gebäudes. Die Wahl des jeweils b e s t e n Fensters ist darum von jeher im Hausbau wichtig gewesen. Von den Anfängen der Baukunst an hat man zu allen Zeiten an der Vervollkommnung des Fensters gearbeitet. Der h e u t i g e S t a n d dieser Entwicklung soll im vorliegenden Bändchen für die wichtigsten in Deutschland üblichen Fensterarten so dargestellt werden, daß dem Bauenden, im besonderen aber dem werdenden Architekten, die Auswahl des für seinen Bau bestgeeigneten Fensters erleichtert wird. Berücksichtigung aller praktischen Anforderungen ist V o r b e d i n g u n g zum Erfolg jeder baugestaltenden Absicht, der dann letzten Endes entscheidet über „gut oder schlecht". Zweckmäßige Konstruktion ist Voraussetzung,schlichte, aber schöne Form erst ist Erfüllung.

8

Allgemein« Anforderungen (Fenster)

Konstruktion und Form sind so untrennbar, daß b e i d e überall z u g l e i c h ins Auge gefaßt werden müssen; sie sollen darum auch im folgenden nicht „systematisch" getrennt werden. Nur zur besseren Übersicht seien e i n i g e Fragen der Gestaltung an den Anfang gestellt. Gestaltungsfragen Das Fenster im Innenraum Das Tageslicht soll durch das Fenster so einfallen, wie es für die sehr verschiedene Zweckbestimmung der Räume jeweils am besten und schönsten ist. Bei den Entscheidungen über Größe, Form, Lage und Zahl der Fenster ist vom I n n e n r a u m auszugehen. Regel muß sein: Jeder Raumart ihre Fensterart. Es ist ungereimt, wenn der Abort „mit Rücksicht auf die Fassade" das gleiche Fenster erhält wie das neben ihm liegende Wohn- oder Schlafzimmer. Die Fenster müssen vor allem da sitzen, wo der Innenraum sie braucht, und in der Regel nicht da, wo die „Fassade" sie verlangt. Die Ordnung des Äußeren muß trotzdem gelingen; sie muß nicht immer zu monumentaler Reihung oder anspruchsvoller Symmetrie gesteigert werden. Für die Raumwirkung am Tage ist die Lichtführung durch das Fenster entscheidend. Die Tagesbeleuchtung im Innenraum hängt nicht allein von Größe und Lage der Fenster ab, sondern auch in hohem Maße von der Reflexion des Lichtes an Wänden, Decke und Fußboden. Helle Wände und Decken erhöhen die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilurig, auch bei einer gewissen Ungleichmäßigkeit der Fensterverteilung. Höchste Gleichmäßigkeit der Tagesbeleuchtung, verbunden mit größtmöglicher Lichtfülle, läßt sich, bei vertikaler Fensterfläche, natürlich erreichen, wenn man die Fensterwand ganz zum Fenster macht, d. h. sie bis an Seitenwände, Fußboden und Decke „in Glas auflöst". Dabei geht aber die G e s c h l o s s e n h e i t der Raumwirkung verloren. Ein solcher „hereingezogener Außenraum" kann als Gartenzimmer oder als Erker in der „Villa" des reichen Mannes sehr hübsch sein,

Das Fenster im Innenraum

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wenn nicht gerade die Sonne auf die Glaswand brennt und Treibhauswirkung hervorruft. Es muß also anderweitig genügen d a b g e s c h 1 o s s e n e r Wohnraum zur Verfügung stehen. Auch bei Dunkelheit ist das Treibhaus unbehaglich, selbst bei genügendem Kälteschutz durch doppelte Verglasung mit beheiztem Luftraum. Für den einfachen Wohnhausbau k o m m t das Treibhauszimmer nicht in Frage. Hier richtet sich der Fensterzuschnitt zunächst nach praktischen und wirtschaftlichen Überlegungen, von denen weiter unten die Rede sein wird. Unsere Räume haben n i c h t in erster Linie die Aufgabe, Teile des Außenraumes zu sein. Wir suchen im Hause vor allem Schutz gegen ein Zuviel an Sonnenlicht ebenso wie gegen Kälte. Hitze, Regen und Wind. Durch Jahrtausende alte Gewohnheit verlangt unser Gefühl v o m „wohnlichen" R a u m Geschlossenheit. Darum muß auch von der Fensterwand rings um die Fensterlöcher herum so viel stehen bleiben, daß sie ihre raumbildende Aufgabe noch erfüllen kann. Das Fenster wird umrahmt oben v o m S t u r z , unten von der B r ü s t u n g , seitlich von den W a n d p f e i l e r n . Sturz. Je niedriger die von innen sichtbare Sturzhöhe gemacht wird, je höher also die Fensteröffnung an die Decke rückt, desto heller wird der Raum. Um so mehr verliert er aber auch an Geschlossenheit. Die Sturzhöhe hängt von statischen Notwendigkeiten ab. Normale Sturzhöhe hat den konstruktiv wichtigen Vorteil, daß die Decke a u f dem Sturz ihr Auflager finden kann, ohne schwierigen seitlichen Anschluß. Brüstung. Die B r ü s t u n g s h ö h e ist ganz verschieden nach der gewünschten Wirkung und Benutzungsart des Raumes. Das bei uns vor der Überfremdung durch italienische und französische Formen h e i m i s c h e Fenster war breit (häufig Fensterreihe mit zierlichen Zwischenpfosten) und hatte eine hohe „Brüstung". Das ergab gutes Licht und zugleich behagliche Geschlossenheit. Ein Fenster mit sehr hoher Brüstung kann dem R a u m einen „nach innen gerichteten Blick" geben, etwas von der Welt Abgewandtes, eine Stimmung innerlicher, tiefer Ruhe. Umgekehrt kann es auch erwünscht sein, einen W o h n r a u m in enge Beziehung zum Park oder zum Garten zu bringen. Wenn das Fenster zum Garten liegt — aber nur dann — können ganz n i e d r i g e Brüstungen sehr schön sein; der Raum sieht freundlich

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Allgemeine A n f o r d e r u n g e n

(Fensler)

hinaus ins Freie. J a , es ist dann besonders hübsch, wenn das F e n ster bis zum F u ß b o d e n reicht, als T ü r f e n s t e r . Soweit es n i c h t als Ausgang dient, sondern als Fenster, das außen mit einem Brüstungsgitterchen gesichert ist, gehört aber das Türfenster n i c h t in das b e s c h e i d e n e Wohnhaus. E s verlangt besonders sorgfältige K o n struktion, um auch im W i n t e r beliebt zu bleiben, und ist etwa 1/3 teurer als ein gleichbreites F e n s t e r mit normaler Brüstung. Auch muß man bei ihm bei Zentralheizung auf die übliche und heiztechnisch beste Anordnung des Heizkörpers — u n t e r dem F e n s t e r — verzichten. Zum Glück ist die schematische Anwendung des schmalen, sehr hohen R e c h t e c k f e n s t e r s mit niedriger B r ü s t u n g im deutschen W o h n b a u überstanden. D a s italienische Palastfenster im deutschen kleinbürgerlichen W o h n r a u m war eine bedauerliche Verirrung. In nur p r a k t i s c h e m Sinne ist es klar, daß wir allen Räumen, in die von außen nie hineingesehen werden soll (Aborte, Badezimmer, Kleiderablagen), möglichst hohe Brüstungen geben, etwa 1,30 m bis 1,40 m ; das erleichtert auch die E i n r i c h t u n g dieser Nebenräume, z. B . die zweckmäßige Aufstellung des K l o s e t t b e c k e n s oder die Anbringung des Waschbeckens u n t e r d e m F e n s t e r . Die H ö h e d e s F e n s t e r s selbst ergibt sich als der A b s t a n d von Sturz und B r ü s t u n g ; die F e n s t e r h ö h e ist demnach abhängig von der lichten R a u m h ö h e . Normierte F e n s t e r kommen nur für normierte Geschoßhöhen in F r a g e . Fensterbreite. Die B r e i t e d e s F e n s t e r s oder die Anzahl nebeneinander anzuordnender F e n s t e r r i c h t e t sich natürlich n a c h dem L i c h t b e d a r f des R a u m e s und der Länge der F e n s t e r w a n d ; j e d o c h ist hier zu b e a c h t e n , daß die F e n s t e r b r e i t e vor allem abhängt von der K o n s t r u k t i o n der Fensterflügel. Man sollte z. B . Drehflügel n i c h t b r e i t e r machen als 5 0 bis 6 0 cm, höchstens 6 5 cm, weil sie sonst, n a c h innen schlagend, den R a u m beengen, n a c h außen schlagend, dem W i n d zu große Angriffsfläche bieten. Hieraus ergibt sich als vernünftige Gesamtbreite des zweiflügeligen Fensters mit Drehflügeln 1 , 0 0 bis 1,36 m. Größere F e n s t e r b r e i t e n durch Anordnung von drei und mehr Flügeln nebeneinander oder durch Anordnung von Schiebefenstern, Schwingflügeln oder auch Wendeflügeln ( A b s c h n i t t I I ) . Pfeiler. Die B r e i t e d e r F e n s t e r p f e i l e r , d . h . auch der W a n d s t ü c k e rechts und links der Fensteröffnung kann, bei h e l l e r Wandfarbe, b e t r ä c h t l i c h sein. Die Verdunkelung durch einen Zwischenpfeiler, sei es der „aufgehende P f o s t e n " eines hölzernen Drehflügelfensters oder ein massiver Pfeiler zwischen nebenein-

Da« F e n s t e r in der Außenfront

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anderliegenden Fenstern, wird meist sehr überschätzt. Die Verdunkelung durch einen 51 cm breiten Mauerpfeiler ist bei diffusem Himmelslicht (bei bedecktem Himmel) schon in 90 cm Abstand dem Auge nicht mehr wahrnehmbar und in 1 m Abstand nicht mehr meßbar.

Die ganz pfeilerlose Auflösung der Fensterwand ist nur bei Aussichtsräumen nötig. Hier behindern Pfeiler den Blick; besonders für die Plätze der zweiten und dritten Tischreihe. Vor allem aber sollte man in normalen Wohn- und Arbeitsräumen W a n d p f e i l e r von genügender Breite n e b e n der Fensteröffnung stehen lassen; wenn möglich, mindestens 60 cm. Das erhöht nicht nur die Geschlossenheit des Raumes und die Wirkung des Fenstervorhanges (s. Abschnitt Vorhang und Gardine S. 94), sondern ermöglicht auch, ein Möbelstück, etwa den Bücherschrank, bis an die Fensterwand heranzurücken, bedeutet also wichtigen Gewinn an „Stellfläche". Beleuchtung von der B r e i t s e i t e des Raumes ist schöner als Beleuchtung von der Stirnseite. Darum wirken die Wohnräume der alten Landhäuser so vornehm und frei. Verteidigungsgründe erzwangen in der mittelalterlichen Stadt den schmalen Zuschnitt der Grundstücke; heute tun oft die Anliegerkosten das gleiche. Bei schmalem Grundstück ist die Entwicklung der Räume nach der Tiefe in der Regel unvermeidlich. Wo aber Entwicklung der Räume längs der Außenwände wirtschaftlich möglich ist, verdient sie den Vorzug. Das Fenster in der Außenfront Das Fenster gehört sowohl dem Innenraum als dem Außenraum an. Die Fensterlöcher unterbrechen die Außenflächen des Hauskörpers; sie beleben ihn durch Farbwirkung und Relief. Beide Wirkungen des Fensters im Äußeren, die farbige und die plastische, übertönen in der Regel jede andere Gliederung der Flächen. Das Fenster wird zum wichtigsten Mittel der Außengestaltung. E s geht über den Rahmen des vorliegenden Leitfadens weit hinaus, die Wirkungen der Maßverhältnisse, der rhythmischen

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Allgemeine Anforderungen (Fenster)

Gruppierung, der Beziehungen v o n Mauerfläche und Maueröffnung, der Farbkontraste durch die Fenster, und ihre plastische Wirkung zu untersuchen. Nur ein Gesichtspunkt sei angedeutet, der gerade in unseren Tagen endlich wieder zu seinem Rechte kommen muß: Die Einheitlichkeit.

Es kommt keineswegs darauf an, unserem Bau besonders originelle Fenster zu geben, sondern im Gegenteil darauf, ihn durch die Form- und Farbgebung der Fenster zu ruhiger, ausgeglichener Wirkung zu bringen. Dazu ist zweierlei nötig: Möglichst e i n h e i t l i c h e Behandlung der Fenster an unserem Bau selbst und A n p a s s u n g an die Gestaltung der Fenster der Nachbargebäude, soweit diese sich mit unserem Neubau zu einem harmonischen „Ortsbild" vereinigen lassen. Die Gestaltung der Fenster ist also vor allem bedingt durch den Bau-Charakter der Gegend, in der wir bauen. Jeder w i l l k ü r l i c h e Wechsel der Fensterform und -große tut der Einheitlichkeit Abbruch. A m schlimmsten ist dabei ein Wechsel des M a ß s t a b e s , der stark v o n der gewählten Scheibengröße, aber auch v o n der Behandlung aller Einzelheiten und von der Farbgebung abhängt. Mit Rezepten ist den Problemen künstlerischer Gestaltung nicht nahezukommen; ihre Lösung bleibt Sache des letzten Endes unkontrollierbaren künstlerischen Gefühls.

Für die maßstäbliche und ruhige Wirkung des Hauses ist aber im besonderen die Größe der Fensterscheiben einflußreich. Das neuzeitliche Bauen verlangt in der Stadt sprossenlose, ungeteilte Scheiben. Man sollte aber nicht vergessen, daß die Sprossenteilung eine Frage des architektonischen M a ß s t a b e s ist, und daß Rücksicht auf ein benachbartes, wertvolles, kleinmaßstäbliches Haus oder Rücksicht auf ländliche Gepflogenheiten Anwendung einer Teilung zu großer Fensterlöcher durch Sprossen künstlerisch erwünscht machen kann. Auch dann wird man die Zahl der Sprossen möglichst beschränken. Oft genügt schon eine Quersprosse, um maßstäbliche Harmonie zu erreichen. Dabei ist der Lichtverlust praktisch belanglos. Der praktische Einwand, daß Sprossen das Fensterputzen erschweren, ist dagegen berechtigt, da mit jeder Sprosse vier Ecken hinzukommen. „Kreuzsprossen", d. h. Durchkreuzung aufrechtstehender und liegender Sprossen sind darum zu vermeiden; sie

Das Fenster als Lichtöffnung

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sind auch handwerklich fragwürdig, da die Überblattung am Kreuzungspunkt eine erhebliche Schwächung beider Sprossen bedingt. Ersparnisse an Glaserkosten lassen sich heute nur noch bei Teilung s e h r großer Scheiben erzielen. Für die Kosten der Verglasungnormaler Wohnhausfenster spielt die Sprossenteilung keine nennenswerte Rolle. Ungeteilte Scheiben großer Flügel wirken im Äußeren aber nur dann erfreulich, wenn der Rhythmus der großen Öffnungen zur stehenbleibenden Mauerfläche sehr sorgfältig abgewogen ist. Mit diesen Andeutungen der Gestaltungsfragen müssen wir uns an dieser Stelle begnügen. Es dreht sich hier in erster Linie u m die p r a k t i s c h e n Aufgaben des Fensters: Versorgung mit Licht und Luft, Schutz gegen Regen, Kälte und Geräusche.

Das Fenster als Lichtöffnung Unser Auge hat die wunderbare Fähigkeit, sich ständig ohne Willenseinfluß verschiedenen Helligkeitsgraden anzupassen. Diese Fähigkeit erleichtert die Tagesbeleuchtung der Gebäude; denn in unseren Räumen ist die hellste Stelle sehr häufig lOOmal so hell wie die dunkelste. Derartigen H e l l i g k e i t s u n t e r s c h i e d e n paßt sich das menschliche Auge in verhältnismäßig kurzen Zeitabschnitten an (Adaption). Die Adaptionszeit schwankt, je nach den Unterschieden der Beleuchtungsstärke, zwischen dem Bruchteil einer Sekunde und mehreren Stunden. Bekanntlich kann man bei Vollmondlicht Zeitung lesen; aber schon das Anzünden eines Streichholzes r u f t so starke Blendung hervor, daß man die Mondscheinlektüre längere Zeit unterbrechen muß. Je g r ö ß e r die Helligksitsunterschiede im Blickfeld sind und je h ä u f i g e r die Anpassung an eine andere Beleuchtungsstärke erfolgen muß, desto größer ist aber auch die Anstrengung des Auges und damit seine Ermüdung. Zur Erzielung günstiger Arbeitsbedingungen ist daher die G l e i c h m ä ß i g k e i t der Raumbeleuchtung fast wesentlicher als die absolute Beleuchtungsstärke. Allerdings darf die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung nicht bis zur Schattenlosigkeit getrieben werden. Das vollkommen diffuse Licht, das man z. B. im Freien bei Nebel über einem Schneefeld beobachtet oder im Inneren bei elektrischer „indirekter"

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Allgemeine Anforderungen (Fenster)

Raumbeleuchtung gelegentlich erzielt, wirkt u n s i c h e r und daher unangenehm; nur bei ausreichender Schattenbildung wirken die Gegenstände plastisch. Aus diesen Gründen sorgt man heute bei künstlicher B e leuchtung für eine zulängliche „ A l l g e m e i n b e l e u c h t u n g " , n a m e n t l i c h in den nur dem Verkehr dienenden Teilen des R a u m e s , und a u ß e r d e m für eine helle, blendungsfreie s c h a t t e n g e b e n d e Arbeitsplatzbeleuchtung. Dasselbe gilt auch für die B e l e u c h t u n g m i t Tageslicht. Ohne beleuchtungswissenschaftliche K e n n t n i s s e vorauszusetzen, sei versucht, folgende F r a g e n zu b e a n t w o r t e n : 1. W i e g r o ß muß das F e n s t e r sein, u m die notwendige R a u m b e l e u c h t u n g zu leisten ? 2. W e l c h e n E i n f l u ß h a t die F e n s t e r f o r m und die F e n s t e r l a g e auf die R a u m b e l e u c h t u n g ? D a z u ist die E r k l ä r u n g einiger lichttechnischer Grundbegriffe n i c h t entbehrlich. Grundbegriffe der Tageslichtberechnung 1 ) (Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. Gerd F e s e l ) Horizontalbeleuchtung im Freien ( E a ) . Die Raumerhellung durch Tageslicht hängt zunächst ab von der Beleuchtungsstärke im Freien. Diese ist aber außerordentlich schwankend, nicht nur durch den Wechsel der Tagesstunden und Jahreszeiten, sondern auch durch den Wechsel der Bewölkung. Das normale Tageslicht bei bedecktem Himmel ist bei uns im Sommer etwa 5mal so hell wie zu den gleichen Tagesstunden im Winter; und bei unverdecktem Sonnenlicht oder gar bei sonnenbeschienenen Wolken und Schneeflächen ist die Tagesbeleuchtungsstärke vorübergehend ein Vielfaches der Werte bei bedecktem Himmel. Die Außenhelligkeit, genauer gesagt: die Horizontalbeleuchtungsstärke im Freien, wird mit Hilfe eines Photometers in horizontaler Ebene gemessen. Dabei benutzt man als Einheit der Beleuchtungsstärke das Lux (geschrieben lx) 2 ). ') Die im Text eingeklammerten Zahlen weisen auf (las Literaturverzeichnis S. 153 hin. 2 ) Ein Lux ist die B e l e u c h t u n g s s t ä r k e , die vorhanden ist, wenn auf 1 qm Fläche der L i c h t s t r o m von 1 Lumen (Im) einstrahlt. Ein L i c h t s t r o m von l i m ist vorhanden, wenn eine Lichtquelle die L i c h t s t ä r k e von 1 candela (cd) auf 1 qm in 1 m Entfernung ausstrahlt. Die Einheit der Lichtstärke ist international festgelegt.

Grundbegriffe der Tageslichtberechnung

15

Zur B e s t i m m u n g der ausreichenden Tagesbeleuchtung im Innenraume legt man bisher in Deutschland einen eben noch nutzbaren niedrigen Wert der Außenhelligkeit ( E a ) zugrunde, nämlich — n a c h D I N 5 0 3 4 — den W e r t E a = 3 0 0 0 lx. Diese Beleuchtungsstärke im Freien wird bei uns im Dezember, bei bedecktem Himmel, zwischen 9 und 15 Uhr im allgemeinen nicht unterschritten. Aber nur ein geringer Teil des Himmelslichtes gelangt durch vertikale F e n s t e r ins R a u m i n n e r e auf unsere „ A r b e i t s e b e n e " . Das Verhältnis der Beleuchtungsstärke ( E . ) in einem P u n k t e im Inneren zur Beleuchtungsstärke im Freien wird T a g e s l i c h t q u o t i e n t ( T ) g e n a n n t ; für ihn sind Mindestwerte festgelegt für verschiedene R a u m a r t e n und ihre Nutzung. F ü r W o h n r ä u m e ist durch das sog. „Hygienische Memorandum für den Wiederaufbau des deutschen Wohnungswesens" in j ü n g s t e r Zeit ein Mindestwert von T = 1 % in halber R a u m tiefe festgesetzt worden. B e i A r b e i t s r ä u m e n werden a m Arbeitsplatz höhere Ansprüche gestellt j e n a c h der Art der zu leistenden Arbeit. Hier gelten zur Zeit noch die in D I N 5 0 3 4 1 ) angegebenen Mindestwerte der Tageslichtquotienten am Arbeitsplatz, bezogen auf eine Außenhelligkeit von 3 0 0 0 l x : Art der A r b e i t : Grobe Arbeit (auch Verkehrsbeleuchtung) Mittelfeine Arbeit Feine Arbeit Sehr feine Arbeit

Lux: 40 80 150 300

Tageslichtquotient % : 1,33 2,66 5,00 10,00

Ist ein b e s t i m m t e r Arbeitsplatz n i c h t angegeben, so sollen diese Werte in der horizontalen E b e n e (Arbeitsebene) 1 m über dem F u ß b o d e n in der Mittelachse des Fensters, 2 m vom F e n s t e r entf e r n t , vorhanden sein. Der gewählte W e r t des Tageslichtquotienten ist entscheidend für die Größe und F o r m der erforderlichen L i c h t öft'nung. F ü r Arbeitsräume ( B ü r o , Schule usw.) ist außer der durch den Tageslichtquotienten definierten L i c h t q u a n t i t ä t auch die L i c h t q u a l i t ä t von entscheidender Bedeutung. Die G l e i c h m ä ß i g k e i t der Beleuchtung (d. i. das Verhältnis der kleinsten zur größten Beleuchtungsstärke) soll daher möglichst ' ) Neufassung in A r b e i t .

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Allgemeine Anforderungen (iFenster)

gut sein, und B l e n d u n g , sowohl durch Spiegelung glänzender Oberflächen wie durch starke Helligkeitsunterschiede im Blickfeld, muß vermieden werden. Die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung kann durch helle Farbgebung des Innenraumes, durch geringe Fenstersturzhöhe, durch schmale Fensterpfeiler sowie auch durch Verwendung lichtlenkender und lichtstreuender Gläser gesteigert werden. Zu den unbedingt notwendigen Maßnahmen zur Vermeidung von Blendung gehört auch der S o n n e n s c h u t z , der außerdem noch unerwünschte Wärmeeinstrahlung vermeiden soll. (Hierfür weitaus am wirkungsvollsten v o r der Fensterscheibe.) Rechnerische Ermittlung der Beleuchtungsstärke im Innenranm. Der Tageslichtquotient an irgendeiner Stelle im Räume setzt sich zusammen aus dem direkten Anteil des Himmelslichtes (direkter Tageslichtquotient: T d i r e k t ) und dem indirekten Anteil durch Reflexion der Innenflächen (indirekter Tageslichtquotient: ^indirekt)' Für die Bemessung, Form und Lage des Fensters ist zunächst der direkte Anteil des Tageslichtes maßgebend; er ist in erster Linie abhängig vom Grad der „Verbauung" durch gegenüberliegende Gebäude oder Bäume usw. (Abb. 1 Fall a) ohne Verbauung, Fall b) mit Verbauung bis zum Winkel e). (90 ° - e ) ° f r z i

Abb. 1. Verbauung Hier ist e der Verbauungswinkel für den Mittelpunkt des Fensters. Für einen zu untersuchenden Punkt der Arbeitsfläche P im Abstand a vom Fenster sei dieser Lichtverlustwinkel mit e' bezeichnet (siehe Abb. 2). Der nachfolgenden rechnerischen Ermittlung liegt das Verfahren von Koch zugrunde (Diss. T. H. Berlin 1938 „Ausreichendes Tageslicht"). Der Einfluß von Fensterhöhe und -breite wird in einem zu untersuchenden Punkt P in Mittelachsebene des Fensters am ein-

Grundbegriffe der Tageslichtberechnung t -

17

ß H= Feni^erhohe h = H o h e oLarArbeil^eberwi (hier auch ibnjjYrjnqshöhe.)

H-

Vzrbauungshohe. für den PunKfp.

B=FensrerbreiTe.

b = halbe

Fins/erbreili.

Abb. 2. Einfluß der Fensterhöhe und der Fensterbreite

f a c h s t e n durch die Quotienten 5 u n d — e r f a ß t ; wobei ' ' - d e r h a l b e n F e n s t e r b r e i t e entspricht. a a a Aus der K u r v e n t a f e l n a c h K o c h l ä ß t sich der Tageslichtquotient für den P u n k t P im A b s t a n d a vom F e n s t e r u n m i t t e l b a r ablesen (Abb. 3 K u r v e n t a f e l n a c h K o c h ) . Zahlenbeispiel: Abb. 4. D a s F e n s t e r l o c h h a t die lichten Abmessungen H = 1,70 m und B = 1 , 3 0 m, d. h. F = 2 , 2 1 q m . Angenommen, der R a u m liege im F a l l a ) in einem Haus a m Hang, so daß die „ V e r b a u u n g " praktisch E' = 0° sei, F a l l b ) im Erdgeschoß eines Miethauses an einer G r o ß s t a d t straße, wobei die Verbauung e' = 40° betrage. Zua): T^jr

wird aus der K u r v e n t a f c l (Abb. 3 ) entnommen. H

a

1,70 — = • 0 ,•8 5«« 2,00

rrt J:—

0,65

2

= 2,00"

0,33

m /o'

dir. =

4,0%.

Der abgelesene W e r t muß verdoppelt werden, da m i t „ b " j a nur die halbe F e n s t e r b r e i t e e r f a ß t ist. 2 Wlckop, Fenster, Türen, Tore

18

Allgemeine A n f o r d e r u n g e n ( F e n s t e r ) D °

4.

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Zub): Verbauungswinkel s' =

40°. Dementsprechend ist der verlorenH' 130 gehende L i c h t a n t e i l abzuziehen, nämlich — = ¿r1 = 0 , 6 5 , wäha ¿,00 rend—= a

2,00

0,33 unverändert b l e i b t . N a c h der K o c h s c h e n

Grundbegriffe der T a g e s l i d i t b e r e c h n u n g Tabelle ergibt sich für diese beiden Quotienten ein notwendiger Abzug von 1,5 • 2 = 3,0 % . D a man aber annehmen kann, daß das gegenüberliegende Haus andererseits einen Reflexionswert von mindestens 1 0 % einbringt, wird der abzuziehende W e r t noch um 10 =

19

Abb. 4. Berechnungsbeispiel

vermindert.

Daher T = 4 , 0 — ( 3 , 0 — 0 , 3 )

1.3%-

V e r m e h r t wird die Beleuchtungsstärke im P u n k t P nun noch durch den Anteil der R e f l e x i o n d e r I n n e n f l ä c h e n , der von deren Helligkeitsgrad, aber auch von der Fenstergröße abhängig ist und sich ebenfalls rechnerisch erfassen l ä ß t . V e r m i n d e r t wird die Beleuchtungsstärke im P u n k t P 1. durch das Fensterholzwerk; hier (mit einer Quersprosse und Profilierung n a c h Abb. 12) ein Anteil von 0 , 5 3 qm, d. h. von 2 4 % der Rohbauöffnung, 2. durch die Verglasung. Zu rechnen ist m i t etwa 1 0 % L i c h t verlust durch einfache Verglasung (bei doppelter also etwa mit 2 0 % ) , 3 . durch Vorhänge und Verschmutzung der Scheiben, im allgemeinen zu rechnen mit etwa 1 0 % , zusammen hier also rund 4 5 % Lichtverlust. F ü r die b e i Wohnräumen heute üblichen Abmessungen und helle Farbgebung, wie in diesem Beispiel zugrunde gelegt wurden, genügt bei der hier beabsichtigten Vereinfachung der B e t r a c h t u n g die rechnerisch an sich nachweisbare Feststellung, daß die Vermehrung der Beleuchtungsstärke durch Innenreflexion die Verminderung der Beleuchtungsstärke durch Holzwerk, Verglasung usw. etwa ausgleicht. Dann bleibt nur der Einfluß der Außenbeleuchtungsstärke zu berücksichtigen, d. h. es ergibt sich hier ein Tageslichtquotient in P von T = 1,3%,

20

Allgemeine Anforderungen

(Fenster)

also bei einer Außenbeleuchtungsstärke von nur 3000 lx eine Beleuchtungsstärke in P von „ E

3000 i =

m '

, „

„.. =

Das entspricht bei einer Rechengenauigkeit von ± 1 0 % noch dem Mindestwert für Arbeitsräume (40 lx „für grobe Arbeit" nach der Tabelle S. 15), und es übertrifft den für Wohnräume zu fordernden Mindestwert. Man erkennt schon an dieser vereinfachten Berechnung, daß die Fensterfläche, wenn der Horizont irgendwie für das Fenster „verbaut" ist, bei jedem tieferliegenden Geschoß zunehmen muß, um gleiches zu leisten, wie das die Baumeister der alten Zeiten, namentlich in den norddeutschen Städten in engen Stadtstraßen, so häufig angeordnet haben, in der Regel, lichttechnisch sinnvoll, durch Vergrößerung der Fensterhöhe. Bei freier Lage auf dem Lande oder im großen Hausgarten ist der Einfluß der Verbauung naturgemäß geringer; aber hier tritt dafür häufig die erhebliche Verkleinerung des Himmelsausschnittes durch Bäume ein. Ein neben dem Fenster stehender Baum beschränkt den wirksamen Himmelsausschnitt sehr ähnlich wie ein gegenüberliegendes Haus; er wird unter Umständen den Tageslichtquotienten um 5 0 % und mehr verkleinern; das wird bei etwa bekannter Stellung der Bäume schon bei der Planung zu berücksichtigen sein, obschon sich der Einfluß der unregelmäßigen Bäume ziffernmäßiger Berechnung entzieht. Auch ist zu bedenken, daß die Laubbäume im Winter — also zur Zeit der ungünstigsten Tagesbeleuchtung — glücklicherweise keine Blätter haben. Die Fenstergröße wird man im Wohnbau in der Regel nicht rechnerisch ermitteln, weil hier ausreichende Erfahrungswerte zur Verfügung stehen (die sich nach der gezeigten Methode kontrollieren lassen), und weil auch andere als beleuchtungstechnische Gründe die Wahl des Fensters bestimmen, so z. B. gestalterische Absichten. Dagegen wird man die Berechnung mit Vorteil anwenden bei Bauten besonderer Zweckbestimmung, wie Bürohäusern, Kaufhäusern, Fabriken, Ausstellungshallen usw. Eine Bestimmung der Fenstergröße als Bruchteil der Raumgrundfläche (nach alter Regel z. B. zu 1 / 7 der Fußbodenfläche) ist nicht sinnvoll; schon deswegen nicht, weil dabei der Grad der Verbauung überhaupt nicht berücksichtigt wird; ganz zu schweigen vom unterschiedlichen Einfluß der Höhe und Breite des Fensters.

Berechnung der Fenstergröße

21

Gleichmäßigkeit (Ol). Die Gleichmäßigkeit läßt sich ausdrücken durch das Verhältnis der größten zur kleinsten Horizontalbeleuchtung des Raumes; sie kann z. B. Vio sein, d. h. die hellste Stelle der Horizontalebene in Arbeitshöhe ist lOmal so hell als die dunkelste. Wirkungsgrad (t]). Da 1 qm Fenster wesentlich teurer in Anlage und Betrieb ist als 1 qm Außenwand (s. weiter unten bei Abschnitt „Das Fenster als Wärmeschutz"), ist endlich die Vorüberlegung anzustellen, welche Fensterform und Fensterlage bei bestimmter Fenstergröße am wirkungsvollsten ist. Der W i r k u n g s g r a d (rj) des Fensters, d. h. das Verhältnis von N u t z e n zu Aufwand, ist offenbar das Verhältnis der erzielten Gesamtbeleuchtung der Arbeitsfläche zum gesamten Lichtstrom, der durch das Fenster einfällt; d. i. der Quotient: Mittlere Horizontalbeleuchtung • Bodenfläche/Fensterhelligkeit • Fensterfläche. Man kann für normale Wohnräume und Fenster mit einem mittleren Fenster-Wirkungsgrad von r] = 50% rechnen. Berechnung der Fenstergröße Fensterhöhe und Raumtiefe. Mit zunehmender Entfernung vom Fenster nimmt die Horizontalbeleuchtung stark ab; zugleich wird der Einfallswinkel der Lichtstrahlen immer ungünstiger(Abb.5,a). Nach den Leitsätzen der DIN 5034 muß der E l e v a t i o n s w i n k e l für horizontale Arbeitsflächen mindestens 27° betragen, d. h. die Entfernung des ungünstigsten Arbeitsplatzes vom Fenster darf höchstens gleich der doppelten Höhe der Sturzunterkante

Elevationswinkel

Abb. 5.

Öffnungswinke]

Für feine Arbeiten soll außerdem vom Arbeitsplatz ein Stück freien Himmels sichtbar sein, und zwar soll der „Öffnungswinkel" mindestens 4° betragen (Abb. 5,b). •*) Hierbei werden Blendungserscheinungen, z. B. bei blank-lackierten Schulbänken, schon nicht mit Sicherheit vermieden. Zur Einschränkung dieses Nachteiles ist es gut, wenn die Fensterbrüstung höher liegt als die Arbeitsebene.

22

Allgemeine A n f o r d e r u n g e n (iFenster)

Aus dem geforderten Elevationswinkel ergibt sich eine Abhängigkeit der zulässigen R a u m t i e f e von der erreichbaren Sturzhöhe, wobei man in Arbeitsräumen den notwendigen Verkehrsraum natürlich an der den F e n s t e r n gegenüberliegenden W a n d anordnet und für ihn mit der geringeren „ A l l g e m e i n b e l e u c h t u n g " zufrieden ist.

Form und Lage des Fensters ( S a c h b e a r b e i t e r Dipl.-Ing. W . K l e f f n e r , 1931) Sieht man vom Lichteinfallswinkel und von der Fenstergröße ab, so bleiben noch die Einflüsse der F e n s t e r f o r m und - l ä g e auf die „ G l e i c h m ä ß i g k e i t der B e l e u c h t u n g " und auf den „Wirkungsg r a d " des Fensters zu b e o b a c h t e n . Diese Zusammenhänge wurden von Kleffner (3) erstmalig modellmäßig u n t e r s u c h t . Seine Versuche lassen genügend genaue Rückschlüsse auf die Verhältnisse der Praxis zu. E i n T e i l der Ergebnisse ist in der T a b e l l e , Abb. 6, zusammengestellt. Besonders interessant ist der Vergleich folgender F ä l l e : 1. V e r g l e i c h : F a l l 2 m i t F a l l 13, d. h. ein a u f r e c h t e s R e c h t e c k f e n s t e r mit einem l i e g e n d e n gleicher Größe und Mittelpunktshöhe. Man kann die W i r k u n g dieser beiden F e n s t e r s i c h t b a r m a chen n a c h den am Modell gemessenen Beleuchtungsstärken in Höhe der Arbeitsebene (Abb. 7). Durch Auftragen der S t ä r k e n der Horizontalbeleuchtungen über den verschiedenen Meßpunkten der Arbeitsebene als Ordinaten e r h ä l t man die beiden in A b b . 7 dargestellten „ L i c h t k ö r p e r " . Man erkennt zunächst ohne weiteres: a ) D e r , , L i c h t k ö r p e r " des Querfensters h a t größeren I n h a l t , d. h. das liegende F e n s t e r h a t für die Arbeitsfläche einen höheren Wirkungsgrad. b ) Die horizontal liegende, s t a r k eingetragene K u r v e v e r b i n d e t P u n k t e , die gerade die „ m i t t l e r e H o r i z o n t a l b e l e u c h t u n g " ( E m ) haben. B e i m Querfenster wird ein größerer Bereich der Arbeitsfläche heller als E m b e l e u c h t e t . Die liegende F e n s t e r f o r m i s t a l s o l i c h t t e c h n i s c h zweifellos g ü n s t i g e r ; sie wird allerdings durch die größere Sturzlänge in der Ausführung etwas teurer.

23

Form und Lage des Fensters

(D

olfT

•

J 0,758

0,726

0,528

44-.1

4-8,2

4-4.0

42,2

30,6

V i 4.7

V173

1/28,8

1/35.3,

1/5.6

1/23.1

®

8

11

(12)

1,4-7

0,75

f) %

53,2

QL

5

0,83 2

m :

E

TT II

®

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%

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1,662 48.3 V9,6

©

r L

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Em=

•

1,516

-1.664

1,664

1,515

òe.h-

44,1

4-8,5

48,3

44,1

V11.6

V9,8

V i 3.2

Ms.1

14-

15

16

17

O.Q-IO

0,574

0,633

0,595

1,667

40,4

34.6

4-8.4

r?,6

V ö

V4.1

1,25^

V28.0

HZ]

E-m

0300

T] %

52,3

52,8

33,4

q i

V15

Vi 6,1

V25.7

Abb. 6. Einfluß der Fensterlage n. Kleffner

Form und Lage des Fensters

25

2. V e r g l e i c h : F a l l 2 m i t F a l l 3 in Abb. 6. Verschiebt man ein aufrechtstehendes Rechteckfenster aus der Mittellage nach einer der Trennwände hin, so w ä c h s t zunächst sein W i r k u n g s g r a d (um etwa 4 % ) und die H o r i z o n t a l b e l e u c h t u n g E m (um etwa 1 0 % ) , weil der Gewinn durch Reflexion der näheren Trennwand größer ist als der Verlust durch größere Entfernung der anderen Trennwand. Bei weiterer Verschiebung des Fensters bis an eine der Trennwände heran (Fall 4), gehen Wirkungsgrad und mittlere Horizontalbeleuchtung wieder auf die Werte beim axial liegenden Fenster zurück, aber die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung wird nur halb so groß wie bei diesem. 3. V e r g l e i c h : F a l l 10 m i t F a l l 12 in Abb. 6, d. h. Ü b e r e c k f e n s t e r m i t E c k p f e i l e r , verglichen mit Übereckfenster o h n e E c k p f e i l e r . Der Wirkungsgrad f ä l l t beim letzteren um 4 , 2 % , die mittlere Horizontalbeleuchtung f ä l l t um rd. 9 % , die Gleichmäßigkeit f ä l l t auf die Hälfte. Das heißt, die an sich beleuchtungstechnisch besonders gute Übereckbeleuchtung wird verschlechtert, wenn man die gleichen Fenster in der Ecke zusammenrückt ohne Eckpfeiler. Zwischen beiden Fenstern wird es heller als nötig auf Kosten der Beleuchtung des übrigen Raumes. Die Wegnahme des Eckpfeilers bewirkt zudem statisch eine Verteuerung der Konstruktion durch Kragträger, und sie ist ästhetisch innen und außen unbefriedigend. Daß trotz all dieser Nachteile das Übereckfenster ohne Eckpfeiler so oft ausgeführt wurde, ist nur als Modetorheit zu kennzeichnen. 4. V e r g l e i c h : F a l l 7 m i t F a l l 18 in Abb. 6. Z w e i aufrechtstehende R e c h t e c k f e n s t e r , getrennt durch einen Mauerpfeiler, geben eine sehr gute und gleichmäßige Beleuchtung in Arbeitshöhe. Ein hochgelegenes liegendes Fenster mit gleicher Gesamtfläche ergibt gleiche m i t t l e r e Horizontalbeleuchtung und gleichen Wirkungsgrad, aber mehr als doppelt so gute Gleichmäßigkeit. Wo es auf besonders helle Arbeitsplatzbeleuchtung dicht beim Fenster ankommt, wird man eine so hohe Brüstung nicht wählen. Wo es aber auf besondere Gleichmäßigkeit ankommt, ist das hochgelegene Querfenster vorzuziehen. Die beste Beleuchtung z. B . für eine Ausstellungshalle oder Turnhalle ist zu erreichen durch b e i d e r s e i t i g e , h o c h g e l e g e n e Fensterbänder.

26

A l l g e m e i n e A n f o r d e runig en

(Fenster)

Beispiele für die verschiedenen Arbeitsarten in einzelnen Industrie- und Handwerksbetrieben 1 ). Die Beispiele sind sinngemäß auf andere Arbeitsarten zu übertrafen: Grobe Arbeit Gießerei: Metallbearbeitung: Keramische Industrie: Gerberei:

Eisengießen — Gußputzen Grobwalzen und - z i e h e n — Schmieden am Amboß und im Gesenk — Schruppen Arbeiten im Ofenraum der Glashütte und Ziegelei Arbeiten an den Gruben und Fässern Mittlere Arbeit

Gießerei: Metallbearbeitung: Holzbearbeitung: Papierherstellung: Lebensmittelbetriebe:

Spritzguß — einfaches Formen Arbeiten an der Revolverdrehbank (ausgenommen Einrichten) — Pressen und Stanzen — Grob« montage Sägen, Hobeln, Fräsen — Zusammenbau Zellulose- und Holzstoffbereitung — Arbeiten an Papiermaschinen Bäckerei — Metzgerei — Mühlen — Küche Feine Arbeit

Gießerei: Metallbearbeitung: Holzbearbeitung: Papierherstellung und -Verarbeitung: Gewebeherstellung und -Verarbeitung: Lederbearbeitung: Druckerei: Büroarbeit:

Schwieriges Formen Feinwalzen und -ziehen —• Einrichten von Revolverdrehbänken — Feindrehen — feine Preßarbeit — Feinmontage Feine Sägearbeiten — Polieren Zurichten und Fertigmachen Spinnen, Weben und Bearbeiten von hellem Gut, Färben, Zuschneiden, Nähen Färben, Zuschneiden und Nähen Maschinensatz, Drucken Maschinenschreiben, Lese- und Schreibarbeit Sehr feine Arbeit

Metallbearbeitung: C lasbearbeitung: Gewebeherstellung und -Verarbeitung:

Druckerei: Büroarbeit:

Gravieren — feinmechanische Arbeiten—Montage von Meßinstrumenten Schleifen und Polieren optischer Gläser Spinnen, Weben und Bearbeiten von dunklem Gut, Zuschneiden, Nähen Zurichten von Druckmaschinen, Handsatz, Lithographieren, Papierprüfen Zeichnen.

1 ) Entnommen den Leitsätzen der Deutschen Beleuchtungstechnischen Gesellschaft E . V., Berlin 1031. Union, Deutsche Verlagsgesellschaft.

Lüftung durch Auftrieb

27

D a s Fenster als Luftöffnung Nicht nur Tageslicht, sondern auch F r i s c h l u f t soll das Fenster den Bäumen liefern. Bei Betrachtung der sog. „natürlichen L ü f t u n g " wollen wir annehmen, daß die Außenluft als „Frischluft" angesprochen werden kann. Durch zwei grundverschiedene physikalische Erscheinungen kann die natürliche Lüftung in Gang kommen: Durch Auftrieb und durch Wind. Lüftung durch Auftrieb, bei Windstille Ist die Raumluft wärmer als die Außenluft (im Winter), so hat die Raumluft die Neigung, durch Undichtigkeiten (oder offene Lüftungsflügel) der oberen Fensterhälfte nach außen zu entweichen, da sie durch die schwerere kalte Außenluft, die durch die Ritzen der u n t e r e n Fensterhälfte hereinfließt, verdrängt wird („Auftrieb"); Luf tbewegungen in umgekehrten Richtungen, wenn die Raumluft k ä l t e r ist als die Außenluft (an heißen Sommertagen). Die hierbei auf- d). tretenden Druckunterschiede nehmen mit dem Abstände von der bei gleichmäßiger Verteilung der Durchlässigkeit in Fenstermitte liegenden horizontalen „Ausgleichebene" (neutr. Zone) angenähert proportional zu. Die bekannte Darstellung von Recknagel (5) Abb. 8 zeigt deutlich, daß ein geöffnetes aufrechtes Rechteckfenster mit möglichst hohem Sturz und möglichst niedriger Brüstung am besten lüftet, solange nur Auftriebslüftung in Frage kommt. Vollkommene Ruhe der Außenluft t r i t t a b e r selten ein.

Abb

g

Luftdm ckverteilung

im geschlossenen

geheizten Raum (Diagramm nach Recknagel)

28

Allgemeine Anforderungen (Fenster)

Lüftung durch Wind Gleicher Wärmestand der Raumluft und der Außenluft angenommen Bei W i n d bildet sich auf der Luvseite ein Luftüberdruck, auf der Leeseite ein Luftunterdruck, so wie ein Strompfeiler oberhalb einen Stau, unterhalb einen Sog im fließenden Wasser hervorruft. Durch alle kleinen oder größeren Wandöffnungen fließt dann ein Luftstrom in Richtung des Windes; bei geschlossenen Fenstern allerdings mit geringerer, bei beiderseits geöffneten Fenstern sogar u. U. mit erhöhter Geschwindigkeit. Darum ist die sogenannte Querlüftung die bei weitem wirkungsvollste und, namentlich beim Wohnungsbau, erwünscht. Bei Windanfall sind die Druckunterschiede meist ein Vielfaches der unter „Lüftung durch Auftrieb" besprochenen. Die L a g e der Lüftungsöffnungen ist bei Wind daher praktisch nahezu belanglos für den Luftwechsel. Zugerscheinungen Strömungen kälterer Luft in wärmerer mit über 30 cm/sec Geschwindigkeit werden als „Zugluft" lästig. Die unter „Lüftung durch Auftrieb" begründete Gefahr des Eindringens von Kaltluft in geheizte Räume verlangt besonders gute Dichtigkeit der u n t e r e n Fensterfalze (im Notfall Hilfe durch den altbewährten Fenstermantel). Auch durch geöffnete Lüftungsflügel bei Windstille herunterfallende Kaltluft erzeugt häufig Zugerscheinungen. Abhilfe gegen beides bei Zentialheizung möglich durch Aufstellung eines Heizkörpers unter dem Fenster, der durch seinen aufsteigenden „Warmluftschleier" die eindringende Kaltluft in der Regel vorwärmt und ablenkt. Anordnung von Lttftungsflügeln Aus alledem geht hervor, daß es in allen Fällen „zugfreie Lüftungsflügel" nicht gibt. Auch die neuerdings angewandten Lüftungsschlitze im oberen Blendrahmen müssen bei Wind auf der Luvseite geschlossen werden, sind aber zur gleichen

Da« Fenster als Wärmeschutz

29

Zeit f ü r die Räume auf der Leeseite sehr zweckmäßige E n t lüfter. Man sorge also in dauernd benutzten Räumen f ü r die M ö g l i c h k e i t dauernden regulierbaren Luftwechsels durch Lüftungsflügel oder Lüftungsschlitze. Bei ausreichender Fensterhöhe ist das alte „ K ä m p f e r f e n s t e r " (s. S. 59) besonders zweckmäßig. Der L ü f t u n g s e r f o l g hängt von der aufmerksamen B e d i e n u n g der Lüftungseinrichtungen ab. K u r z l ü f t u n g durch Öffnen aller Fensterflügel — möglichst Durchzug bei Querlüftung — ist wärmewirtschaftlicher als Dauerlüftung, aber nur in „Betriebspausen" angenehm (Schulklassen, Eßzimmer). Bemessung der Lüftungsflächen Während die Abmessungen künstlicher Lüftungsanlagen genau zu berechnen sind, läßt sich die notwendige Lüftungsfläche f ü r n a t ü r l i c h e L ü f t u n g (Fensterlüftung) wegen der dargestellten ständig wechselnden Voraussetzungen nicht rechnerisch bestimmen. Dahin zielende Bemühungen sind praktisch wertlos. Man bestimmt Zahl und Größe der Lüftungsöffnungen entsprechend der Benutzungsart des Raumes „nach E r f a h r u n g " ; f ü r einen mittelgroßen R a u m genügt e i n e Lüftungsöffnung von rund 1 / s qm f ü r Dauerlüftung und die normale Fensterfläche zur Kurzlüftung.

Das Fenster als Wärmeschutz Man sieht bei uns meist den Wärmeschutz einer Außenwand aus beiderseits verputztem, l 1 / 2 Stein starkem Vollziegelmauerwerk als „normal" an. Diese Annahme beruht lediglich auf Gewohnheit; unter Anwendung neuzeitlicher Wärme-Dämmplatten ist ein höherer Wärmeschutz erreichbar und als wirtschaftlich nachweisbar, wenn man nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch die Betriebskosten in Rechnung stellt; beim Zwang zu sparsamster Verwendung der Baugelder wird man den hygienisch unbedingt notwendigen Wärmeschutz wählen und ihn den sehr erheblichen klimatischen Unterschieden der verschiedenen Gegenden

30

Allgemeine Anforderungen

(Fenster)

Deutschlands anpassen. Der von den raumumschließenden Bauteilen zu v e r l a n g e n d e Wärmeschutz ist also keine konstante Größe, sondern eine je nach der L a g e verschiedene 1 ). Hier soll der Wärmeschutz durch das Fenster nur überschläglich v e r g l i c h e n werden mit dem Wärmeschutz durch die Außenwand; dazu genügt es, von einem Mittelwert auszugehen, zweckmäßig vom Wärmeschutz der „ N o r m a l w a n d " . Der Wärmeverlust durch ebene Wände wird bekanntlich berechnet mit Hilfe ihrer Wärmedurchgangszahl k 2 ). F ü r die „ N o r m a l w a n d " errechnet sich k bei normalfeuchten Baustoffen zu 1,34 kcal/m 2 h°. Die hiermit in Vergleich zu setzenden Wärmedurchgangszahlen für Fenster sind (nach D I N 4701) bei Fenstern mit normaler Durchlässigkeit für Einfachfenster aus Holz Verbundfenster aus Holz Doppelfenster aus Holz Schaufenster aus Holz Einfachfenster aus Metall Verbundfenster aus Metall Doppelfenster aus Metall

k = k = k = k = k = k = k =

ö 3 2,8 6,5 6,5 3,8 3,3

Daraus geht ohne weiteres hervor, daß selbst die besten Fenster einen sehr schlechten Schutz gegen Wärme und Kälte bieten, daß z. B. durch ein hölzernes Einfachfenster 4 1 / 2 mal soviel, durch das wärmedichteste Fenster, das hölzerne Doppelfenster, 2mal soviel Wärme verlorengeht als durch ein gleich großes Außenwandstück, und daß der Wärmeverlust durch Metallfenster noch größer ist. Infolge der Präzisionsherstellung neuzeitlicher guter Eisen- und Bronzefenster werden diese zwar dichter als Holzfenster, die sich immer ein wenig verziehen, aber durch die wesentlich höhere Wärmeleitfähigkeit der Metallrahmen geht d i e s e r Vorteil für die Wärmedämmung wieder verloren. ') Wie das Cammerer und Krause in ihren Untersuchungen durch Einführung einer Zoneneinteilung oder von „Heizgradtagen" berücksichtigt haben. ! ) k ist die Zahl der durch 1 qm einer Wand in einer Stunde bei 1° Wärmestandunterschied (Temperaturdifferenz) der Innen- und Außenluft abfließenden Wärmeeinheiten (kcal).

Normung

31

Die obigen W e r t e gelten bei nahezu ruhiger L u f t . B e i s t a r k e m W i n d wird die S a c h e noch viel s c h l i m m e r ! N a c h neueren Untersuchungen 1 ) wurde bei einem L u f t druckunterschied von 1 0 m m Wassersäule ein Ansteigen der k - Z a h l bei hölzernen E i n f a c h f e n s t e r n auf das 37 2 fa,che, der k - Z a h l von hölzernen Doppelfenstern auf das ö ^ f a c h e der bei Windstille e r m i t t e l t e n W e r t e b e o b a c h t e t . Hier zeigt sich der bisher zu wenig b e o b a c h t e t e Einfluß von F e n s t e r u n dichtigkeiten, die mit der F a l z l ä n g e zunehmen. Zur B e urteilung der W ä r m e v e r l u s t e durch die F e n s t e r m u ß man also außer der A b k ü h l u n g s f l ä c h e auch die g e s a m t e F a l z länge der zu öffnenden Fensterflügel in R e c h n u n g stellen. B e i Zwang zu g r ö ß t e r S p a r s a m k e i t ist es unzulässig, die F e n s t e r größer zu machen als beleuchtungstechnisch n o t wendig, und a u ß e r d e m ist es richtig, nur einen Teil des F e n s t e r s zum Öffnen einzurichten; das geschah in alter Zeit vielfach. Man sollte beachten: In ständig beheizten Räumen ist das Tageslicht teuer. Bei „Friedenspreisen" läßt sich bei in der kalten Jahreszeit ständig beheizten Räumen für Heizung, für Verzinsung und Tilgung der Herstellungskosten und für Instandhaltung der Fenster ein jährlicher Mehraufwand von rd. 1 6 , — DM für jeden qm entbehrlicher Fensterfläche nachweisen, was bei manchen „modernen" Kleinwohnungen mit Einfachfenstern eine alljährliche Verschwendung in Höhe einer Monatsmiete vom Bewohner erzwingt und demnach sehr unsozial ist. Dagegen sind D o p p e l f e n s t e r — trotz ihrer erheblich höheren Herstellungskosten — „wirtschaftlich", wenn sie für d a u e r n d b e h e i z t e Räume gewählt werden. Der Mehraufwand ist hier bei „Friedenspreisen" schon vom sechsten Winter ab durch Brennstoffersparnis ausgeglichen; von da an bringen sie laufend Ersparnisse.

Normung In den letzten J a h r e n h a t die H o c h b a u - N o r m u n g i m m e r größere B e d e u t u n g gewonnen. Sie begann schon vor rund 7 5 J a h r e n m i t der Normung des Ziegelsteines, entwickelte *) Prof. Dr. R e i h e r , Institut für Schall- und Wärmeforschung der Technischen Hochschule Stuttgart.

32

Allgemeine Anforderungen (Fenster)

sich über Normung der Stahlträger, Schrauben, Bolzen, Nägel usw. bis' zur Normung ganzer Bauteile, die aus sachlichen Bedürfnissen in der Regel in gleichen Maßen gebraucht werden, wie z. B. normale Wohnhausfenster, -türen und -treppen. F ü r den einfachen Wohnhausbau ist die von gründlichen Vorarbeiten getragene Normung sehr zu begrüßen. Sie f ü h r t zu Bestlösungen und vermindert bei Fenstern und Türen den bisherigen Serienwirrwarr der Beschläge. Daher dient die Normung der W i r t s c h a f t l i c h k e i t durch Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung und Lagerhaltung, bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität. Die Einführung der G r u n d - M a ß o r d n u n g im Bauwesen ( D I N 4172: Alle Maße durch 12,5 m m bzw. 12,5 cm teilbar) erleichtert die Verwendung genormter Bauteile. Durch D I N 18050 sind z . B . seit Juli 1951 V o r z u g s g r ö ß e n f ü r Wohnungsfenster, Türfenster und Kellerfenster gegeben, von denen man ohne zwingenden Grund nicht abweichen sollte. In D I N 18052 (Entwurf Dezember 1953) sind die gängigen Profilierungen f ü r hölzerne Wohnhausfenster genau dargestellt. Dazu wird f ü r den N o r m a l b e s c h l a g zweiflügeliger Einwärts-Fenster folgende Zusammenstellung gegeben: 1 Einlaß-Getriebe nach DIN 18266 Bl. 1 mit 2 Getriebestangen, 2 Schließkloben und 1 Schließblech mit den notwendigen Senkholzschrauben M3 DIN 97, 1 Fensterolive nach DIN 18270 mit 2 Linsensenkholzschrauben M s DIN 91, 2 x 2 Einstemmbänder (bei Fenstern über 162,5 cm Höhe 2 x 3 Stück) 100 mm (bzw. 120 mm) nach DIN 18280 (Angaben über Sitz und Anzahl der Bänder siehe DIN 18051), 4 Einstemmbandstifte je Band, nach DIN 1156, 8 Einlaßecken 100 bzw. 120 mm nach DIN 18275 mit je 5 Senkholzschrauben M3 DIN 97.

Bei großen, aber einfach durchzuführenden Wohnungsbauvorhaben ist dringend zu empfehlen, die Ausführungszeichnungen und die Ausschreibungen in dieser Weise nach den jeweils gültigen Normblättern auszuführen. Die D I N -

Holczauswahl

33

Blätter sind zu beziehen durch den Beuth-Vertrieb GmbH., Berlin W 15, Uhlandstraße 175, oder Köln, Friesenplatz 16. Natürlich ist es hier nicht möglich, alle in den Normblättern gegebenen Einzelheiten zu bringen. Für Bauten besonderer Art und Ansprüche werden andere Fensterarten und Spezialbeschläge nötig, die sich — wohl auch auf die Dauer — der Normung entziehen. Das ist sogar erwünscht, um ihre Fortentwicklung und auch die künstlerische Gestaltungsfreiheit nicht überall einzuschränken. Wo aber im Einzelfall (z. B. bei den Fenstern der Nebenräume) genormte Profile und Beschläge genügen, wird man sie mit Vorteil anwenden. II. F e n s t e r a u s H o l z Bezeichnungen Bei allen beweglichen Fenstern sind zu unterscheidender mit der Außenwand dicht verbundene feste Rahmen (Blendrahmen, Blockrahmen, Zarge) und die beweglichen ,,Flügel". Man bezeichnet die Fenster 1. nach der Bewegung der Flügel (s. Zusammenstellung Abb. 9A1) als Drehflügel-Fenster, Schwingflügel-Fenster, Wendeflügel-Fenster, Kippflügel-Fenster, Klappflügel-Fenster, Drehkippflügel-Fenster, Falt-Fenster, Schiebe-Fenster; 2. nach Anordnung der Flügel (s. Zusammenstellung Abb. 9B) als Einfachfenster, Doppelfenster, Kastenfenster, Verbundfenster; 3. nach Art des festen Rahmens (s. Zusammenstellung Abb. 9C) als Blendrahmen-, Blockrahmen-, Zargen-Fenster. Holzauswahl Das Holz für die festen und beweglichen Fensterrahmen muß schlicht gewachsen, möglichst astrein und möglichst wetterfest sein. Nur in wenigen Gegenden (Frankfurt a. M.) ') Bezeichnungen und ihre Darstellung in den Abb. 9A, 9B, 9C im Interesse der Einheitlichkeit übernommen aus dem Tafelwerk von Prof. Adolf G. Schneck, ..Fenster aus Holz und Metall", Verlag Jul. Hoffmann, Stuttgart. 3

Wickop, Fenster, Türen, Tore

34

F e n s i e r aus H o l z

a.)

Dreh^LÖgeL S c h w i n g - F L f) g.l

M

Ä

d.)

e.)

b.)

Wenda-FL. *0

S Ä l A mif^SeÄhoLr

K.)

e,)

Kipp-KL.

Ä f e ünd Kampfer

Drehktpp-Ftugei. m.)

U

Fat/- F e n s / e r nach I n n e n

Klapp-FL. u)

FalZ-Fons^er aus W e n d e - F L

rU

Fal/^ensl^r nach a u s s e n OO

¿chLebe-Fensitr vertikal, 2-rLgl

Schie,be-Fonsfe.r verfLKai, S-fLgl

Schiizbe-Fc veni v e r a e n K b a r

n)