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Solarstrahlung und Tageslicht

Leseprobe

Solarstrahlung und Tageslicht


Bauingenieur-Praxis 1. Aufl.

von: Heinrich Kaase, Alexander Rosemann

48,99 €

Verlag: Ernst & Sohn
Format: EPUB
Veröffentl.: 10.07.2018
ISBN/EAN: 9783433608197
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 279

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Beschreibungen

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.<br> 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.<br> 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. <br> Das Buch ist für Architekten, Bauingenieure, Gebäudetechniker, Lichttechniker, Arbeitsmediziner, Meteorologen und Umwelttechniker in Planungspraxis, Industrie, Forschung und Lehre geeignet.<br>
<p>Vorwort IX</p> <p>Über die Autoren XI</p> <p>Liste ausgewählter Naturkonstanten XIII</p> <p><b>1 Einleitung 1</b></p> <p><b>2 Lichttechnische Grundlagen 3</b></p> <p>2.1 Optische Strahlung 3</p> <p>2.2 Licht- und Strahlungsgrößen 7</p> <p>2.3 Photonengrößen,Wellenzahl und Frequenz 10</p> <p>2.4 Farbe 10</p> <p>Literatur 16</p> <p><b>3 Extraterrestrische Solarstrahlung 17</b></p> <p>3.1 Die Sonne 17</p> <p>3.2 Die Solarkonstante 20</p> <p>Literatur 23</p> <p><b>4 Terrestrische Solarstrahlung 25</b></p> <p>4.1 Aufbau der Erdatmosphäre 25</p> <p>4.2 Einfluss der Erdatmosphäre auf die Solarstrahlung 27</p> <p>4.3 Die Globalstrahlung 34</p> <p>4.4 Spektrale Verteilung der terrestrischen Solarstrahlung 35</p> <p>4.5 Die Himmelsfarbe 38</p> <p>Literatur 39</p> <p><b>5 Tageslichtangebot 41</b></p> <p>5.1 Tageslicht im Außenraum 41</p> <p>5.2 Sonnenstand 47</p> <p>5.3 Besonnung 51</p> <p>5.4 Tageslicht im Innenraum 52</p> <p>5.5 Blendung durch Tageslicht 58</p> <p>5.6 Anforderungen an das Tageslicht im Innenraum 60</p> <p>Literatur 63</p> <p><b>6 Tageslichtmesstechnik 67</b></p> <p>6.1 Gesamtstrahlungsmessungen 68</p> <p>6.1.1 Messung der direkten Sonnenbestrahlungsstärke 69</p> <p>6.1.2 Messung der Globalstrahlung 70</p> <p>6.2 SpektraleMesstechnik 73</p> <p>6.3 Lichtmessungen 77</p> <p>6.4 Licht- und Strahlungsmessgeräte für den Feldeinsatz 79</p> <p>6.5 Testräume für lichttechnische Untersuchungen an Tageslichtsystemen 80</p> <p>Literatur 82</p> <p><b>7 Sonnensimulation 85</b></p> <p>Literatur 90</p> <p><b>8 Strahlungsphysikalische und lichttechnische Kennzahlen von Tageslichtsystemen 93</b></p> <p>8.1 Winkelbeziehungen 95</p> <p>8.2 Spektraler Transmissions- und Reflexionsgrad 99</p> <p>8.3 Strahlungstransmissionsgrad, Lichttransmissionsgrad und Lichtreflexionsgrad 102</p> <p>8.4 Bidirektionale Messungen 105</p> <p>8.5 Bestimmung des Gesamtenergiedurchlassgrades nach optischen Methoden 109</p> <p>8.6 Das Datenformat EUMELDAT 110</p> <p>8.7 Konvertierung derMessdaten in Planungsprogramme 115</p> <p>Literatur 116</p> <p><b>9 Angewandte Tageslichttechnik 119</b></p> <p>9.1 Potenziale der Tageslichttechnik 119</p> <p>9.2 Tageslichtsysteme 121</p> <p>9.2.1 Verglasungen 121</p> <p>9.2.2 Sonnenschutzeinrichtungen 125</p> <p>9.2.3 Tageslichtlenksysteme 126</p> <p>9.3 Tageslichtdachsysteme 130</p> <p>9.4 Heliostatensysteme 136</p> <p>Literatur 138</p> <p><b>10 Planungsprogramme 141<br /></b><i>Jan de Boer</i></p> <p>10.1 Einleitung 141</p> <p>10.2 Berechnungsverfahren 141</p> <p>10.2.1 Radiosity (Strahlungsaustausch) 143</p> <p>10.2.2 Raytracing-Verfahren (Strahlverfolgung) 144</p> <p>10.2.3 Photon Mapping 147</p> <p>10.2.4 Materialien- und Fassadenmodellierung 147</p> <p>10.3 Berechnungswerkzeuge/Anwenderschnittstellen 150</p> <p>10.3.1 Übersicht 150</p> <p>10.3.2 Sonnenstandsverschattungsstudien 151</p> <p>10.3.3 Auslegung Sonnen- und Blendschutz 153</p> <p>10.3.4 Relative Nutzbelichtung, Bewertung nach DIN V 18599/EnEV 154</p> <p>10.3.5 Solarkonzentration außen 156</p> <p>10.3.6 Parametrisches Modellieren 158</p> <p>10.4 Zusammenfassung 159</p> <p>Literatur 159</p> <p><b>11 Energetische Aspekte der Tageslichttechnik 161</b></p> <p>11.1 Gebäudeautomatisierungssysteme 162</p> <p>11.1.1 Übersicht 162</p> <p>11.1.2 Anwendungsbereiche in der Beleuchtungstechnik 167</p> <p>11.2 Tageslichtabhängige Beleuchtung 169</p> <p>11.2.1 Kontrolle der künstlichen Beleuchtung 172</p> <p>11.2.2 Kontrolle der Tageslichtbeleuchtung und von Tageslichtsystemen 175</p> <p>11.3 Energiebedarf von Gebäuden 178</p> <p>11.4 Kunstlichtbeleuchtungsanlagen 181</p> <p>11.4.1 Lichtquellen 182</p> <p>11.4.2 Leuchten 184</p> <p>11.4.3 Materialien 187</p> <p>11.5 Berechnungsverfahren zur Ermittlung des Energiebedarfes für Beleuchtung 187</p> <p>11.5.1 Grundüberlegungen 187</p> <p>11.5.2 Mögliche Verfahren zur Ermittlung der spezifischen Bewertungsleistung 190</p> <p>11.5.3 Ermittlung des tageslichtversorgten Bereiches 191</p> <p>11.5.4 Ermittlung der effektiven Betriebszeiten 191</p> <p>11.5.5 Gesamtbetriebszeit 192</p> <p>11.5.6 Teilbetriebsfaktor zur Berücksichtigung der Anwesenheit 195</p> <p>11.5.7 Zusammenfassung des neuen Verfahrens 195</p> <p>11.6 Anwendung des Verfahrens im internationalen Vergleich 197</p> <p>11.7 Beispiele für innovative, energieoptimierte Tageslichtnutzungskonzepte 198</p> <p>11.7.1 Wartungsarmes Hybridbeleuchtungssystem 198</p> <p>11.7.2 Autoadaptive Systeme 199</p> <p>11.7.3 Das Adaptive Butterfly Array für ein hybrids Hohllichtleitersystem 204</p> <p>11.8 Umwelttechnische Aspekte der Tageslichttechnik 205</p> <p>Literatur 207</p> <p><b>12 Fotoinduzierte Effekte durch Solarstrahlung 211</b></p> <p>12.1 Allgemeine Grundlagen 211</p> <p>12.2 Beispiele für physikalischeWirkungen 214</p> <p>12.3 Beispiele für chemischeWirkungen 215</p> <p>12.4 Beispiele für biologischeWirkungen 219</p> <p>Literatur 221</p> <p><b>13 Gesundheitliche Aspekte 223</b></p> <p>13.1 Zur Geschichte des Sonnenkultes und der Heliotherapie 223</p> <p>13.2 Medizinisch-technische Bewertungsgrößen 226</p> <p>13.3 Wirkungen auf und über die Haut 228</p> <p>13.4 Wirkungen auf das Auge 233</p> <p>13.5 SystemischeWirkungen 238</p> <p>13.6 Wärme- und Strahlungsbelastung 239</p> <p>13.7 Heliotherapie 240</p> <p>13.8 Sicherheitsaspekte und Schutzmaßnahmen 243</p> <p>13.9 Referenzsonnenspektren 244</p> <p>Literatur 246</p> <p><b>14 Ausblick 249</b></p> <p>Stichwortverzeichnis 253</p>

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