licht.forum 53 „Tageslicht und künstliche Beleuchtung"

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licht.forum 53

2 // licht.forum 53 / Tageslicht und Kunstlicht

Licht ist die Voraussetzung für alles Leben.Von Anbeginn wurde der Mensch geprägtvom Tageslicht und von dessen natürlichemRhythmus. Seit fast 130 Jahren steht mitdem künstlichen Licht eine Alternative zurVerfügung. Heute kann mit Licht jederzeit einUmfeld erzeugt werden, das Arbeiten, Wohl-fühlen und Sicherheit verbindet. Dafür wer-den Tageslicht und Kunstlicht miteinanderkombiniert.

Wie beide eine sinnvolle Partnerschaft eingehen, wie dabei Beleuchtungsqualität entsteht, wie der Energieaufwand für diekünstliche Beleuchtung reduziert werdenkann, wenn sich der Kunstlichtanteil aufgrund hoher Tageslichtanteile für die Beleuchtung verringert, darüber informiertdieses licht.forum. Das daraus resultierendeEinsparpotenzial an elektrischer Energie istein wichtiger Beitrag zur Reduzierung desKlima schädigenden Treibhausgases CO2.Der Fachverband Tageslicht und Rauch-schutz e.V. (FVLR) und die Brancheninitiativelicht.de haben dieses licht.forum gemeinsamerarbeitet.

[Titel] Die Kombination von Tages- und Kunstlicht spart Energie,damit Kosten und CO2-Emissionen.

[1] Auch bei hohen Tageslichtanteilen kann tagsüber nichtimmer auf die künstliche Beleuchtung verzichtet werden.

Tageslicht und künstliche Beleuchtung

1

3

[2] Jede Einzelmaßnahme (immer der zweite Balken) erzielt eineMindestersparnis. Die Einsparung kann durch bestmögliche Aus-gestaltung nochmals erhöht werden.

Kombination spart Energie

Mit dieser Formulierung (Ziffer 4.10) ist DIN EN 12464-1 „Beleuchtung von Arbeits-stätten in Innenräumen“ im März 2003 dieerste Norm für künstliche Beleuchtung, die dazu auffordert, das Tageslicht in Be-leuchtungskonzepte einzubeziehen. Die pa-rallel geltende BerufsgenossenschaftlicheRegel (BGR) 131 vom Oktober 2006 signali-siert dies sogar in ihrem Namen: „Natürlicheund künstliche Beleuchtung von Arbeits-stätten“.

Beide Regelwerke besiegeln, was schon länger anerkannt ist: Künstliches Licht undTageslicht ergänzen einander, sind bei derInnenraumbeleuchtung keine Konkurrenten.Zentrale Ziele dieser Kombination lauten:Energie sparen und Lichtqualität erhöhen.Der Anteil der Energie für Beleuchtungs-zwecke am Gesamtenergieverbrauch inDeutschland beträgt zwar nur elf Prozent,doch auch jede beim künstlichen Licht sinn-voll eingesparte Kilowattstunde verringertden Ausstoß von Kohlendioxid (CO2).

Licht für die Menschen

Energie sparen ist wichtig. Doch darf die Beleuchtungsqualität nicht unter Sparmaß-nahmen leiden. Grundsätzlich verbessert deraufeinander abgestimmte Einsatz von künst-lichem Licht und Tageslicht die Beleuch-tungsqualität. Zugleich gelten für beide Part-ner die Gütemerkmale der Beleuchtung(siehe Seite 10). Denn das Licht wird für dieMenschen geplant, wann und wo sie esbrauchen: Nicht nur in der Arbeitswelt soll esbedarfsgerecht sein, hohe Ansprüche an dievisuelle Ergonomie erfüllen, das Wohlbefin-den fördern und die Gesundheit erhalten.

Der Energieausweis

Bauherren nutzen diese Energiespar-Technik. Doch nicht alle haben sich bisher von den re-lativ kurzen Amortisationszeiten der höherenInvestition in bessere Technik überzeugenlassen. Das wird sich ändern, weil seit 1. Oktober 2007 der Energieausweis den

Gesamtenergiebedarf eines Hauses bilanziert,für Nicht-Wohngebäude also auch den Ener-giebedarf für die Beleuchtung. Dies belegenunter anderem die Erfahrungen mit den vorder aktuellen Energieeinsparverordnung, derEnEV 2007, geltenden Vorschriften.

Effizienzpotenziale

Das Effizienz- und damit das Einsparpoten-zial moderner Beleuchtungstechnik ist hoch.Wie viel Energie einzelne Maßnahmen ein -sparen können, zeigt die Übersicht „Effizienz -potenziale moderner Technik“ in Verglei-chen. Mit der bestmöglichen Ausgestaltungder Einzelmaßnahme werden die höchstenEinsparungen erreicht. Die Effizienz einer Beleuchtungsanlage steigt nochmals, wennEinzelmaßnahmen kombiniert werden (sieheauch Seite 7).

Das Tageslicht

Tageslicht ist der sichtbare Teil derStrahlung der Sonne. Doch es gibtzwei Arten von Tageslicht: das Son-nen- und das Himmelslicht. Sonnen-licht führt zur Erwärmung und kannblenden, deshalb sind bei entspre-chender Einstrahlung Maßnahmenzum Sonnenschutz erforderlich. Beider Beleuchtungsstärke (in Lux) un-terscheiden TageslichttechnikerInnen- und Außenbeleuchtungsstär -ke. Der Tag beginnt und endet für sie,wenn die Außenbeleuchtungsstärke5.000 Lux (Kassel, 10. Dezember um10 Uhr bei gleichmäßig bedecktemHimmel) beträgt. Sinkt sie unter die-sen Wert, herrscht Dämmerung.

„Tageslicht kann die Beleuchtung einer Sehaufgabe ganz oder teilweise übernehmen.“

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Effizienzpotenziale moderner Technik

100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 %Energieverbrauch

Dreibanden-Leuchtstofflampe Ø 26 mm an magnetischem Vorschaltgerät

Dreibanden-Leuchtstofflampe Ø 16 mm anelektronischem Vorschaltgerät

Alte opale Wannenleuchte

Leuchte mit effizienter Lichtlenkung undguter Entblendung

Statischer Dauerbetrieb

Tageslichtabhängige Regelung

Statischer Dauerbetrieb

Anwesenheitssensorik (Präsenzkontrolle)

Neuwertüberhöhung

Konstanthalten des Wartungswertes

20 % bis 40 %

30 % bis 50 %

10 % bis 60 %

10 % bis 50 %

10 % bis 20 %

Tageslicht variiert in Abhängigkeit von geo-grafischer Lage, Wetter, Jahres- und Tages-zeit. Doch die in Mitteleuropa durchschnitt-lich verfügbare Tageslichtmenge ist außer imWinter relativ hoch, von etwa 8 bis 17 Uhr ist in den meisten Räumen mit Fenstern undOberlichtern häufig vorwiegende Tageslicht-beleuchtung möglich. Wichtig ist zu jederZeit auch die Sichtverbindung nach außen.

Tageslicht durch Fenster

Das durch seitliche Öffnungen einfallende Tageslicht gelangt nicht sehr weit in die Raum-tiefe. Es erreicht bei Fensterhöhen von 1,50bis 2,50 Meter (Unterkante mindestens 0,90Meter über dem Fußboden) Flächen der Be-zugsebene – zum Beispiel den Schreibtisch– in bis zu 3 Meter Raumtiefe sehr gut, biszu 4,50 Meter noch gut und ab 6 Meter Ab-stand zum Fenster nicht mehr ausreichend.

Verschiedene Faktoren beeinflussen denTageslichteinfall:

> Licht dringt nur durch die freie Fenster -fläche, es zählt also die Glasfläche ohneRahmenanteile.

> Wie viel Licht durchdringt und in welcherQualität es im Inneren ankommt, hängt

auch vom Verglasungsmaterial ab. Tages-lichttechniker empfehlen farbneutrale Ver-glasung (Lichtdurchlass im sichtbarenSpektrum zirka 65 bis 75 Prozent). Werdenrote und infrarote Anteile des Strahlungs-spektrums unterschiedlich absorbiert oderreflektiert – zum Beispiel durch eine Son-nenschutzverglasung – vertrübt der Him-mel, und die Objekte drinnen erscheinenfarblich verändert, was zu erhöhter Unfall-gefahr und subjektiv empfundener Störung, somit zu verminderter Leistungs-fähigkeit und Ermüdung führt.

> An der Nord- und Ostseite eines Gebäu-des steht weniger direktes Licht zur Verfü-gung. Dafür ist es blendfreier und wenigerwärmeintensiv.

> Große, dicht bewachsene Bäume oderNachbarbauten verringern ebenfalls denTageslichteinfall.

> Verspiegelte Fassaden in der Nachbar-schaft können störende Blendung erzeu-gen, auch im Norden des Gebäudes.

Tageslicht durch Oberlichter

Räume direkt unterm Dach und eingeschos-sige Hallen öffnen sich für Tageslichtbeleuch-tung, wenn Dachoberlichter eingebaut wer-den. Sie lenken viel mehr Tageslicht in den

Raum als Fenster. Deshalb genügen kleinereÖffnungen. Das belegt die Berechnung derhorizontalen Beleuchtungsstärke an einem Arbeitsplatz mit Schreibtisch: So bräuchteein Schreibtisch – bei gleicher Entfernung zuOberlicht und Seitenfenster – für dieselbe mitTageslicht erzeugte horizontale Beleuch-tungsstärke ein Seitenfenster, das fünfeinhalbMal größer ist als das Oberlicht.

Ja nach Lage, Einzelgröße und Anzahl derDachoberlichter wirkt das einfallende Tages-licht im Innenraum unterschiedlich. Üblicher-weise werden Lichtkuppeln und Lichtbändereingesetzt, häufig auch in Kombination:großformatige Lichtbänder zum Beispiel überden Längslinien einer Fertigung und den Verkehrswegen, einzelne Lichtkuppeln überden Zwischenflächen.

Wie viele Oberlichter für übliche Nutzungen wie Leseaufgaben oder handwerkliches Arbei-ten bei überwiegender Tageslichtbeleuchtungmindestens gebraucht werden, zeigt die Ta-belle „Mindestanzahl von Dachlichtöffnungen“in Abhängigkeit von Raumhöhe und Grund -fläche. Für die gute Versorgung mit Tageslicht müssen die Oberlichter in der Sum me mindes-tens eine bestimmt Größe haben, die als Anteil der gesamten Dachfläche angegeben wird.


Tageslicht für Innenräume

3

Mindestanzahl von Dachlichtöffnungen

5

Licht zum Nulltarif?

Natürliches Licht steht kostenlos zurVerfügung. Doch ganz zum Nulltarifgibt es das Tageslicht in Innenräu-men nicht, denn alle baulichen Vor -aussetzungen dafür kosten Geld. Außerdem sind häufig zusätzlicheMaßnahmen zum Wärme- und zumBlendschutz notwendig. Und schließ-lich ist die „intelligente“ Beleuchtung,die die Anteile des künstlichen Lichtsauf das verfügbare Tageslicht ab-stimmt, in den Anschaffungskostenetwas teurer als Beleuchtungs -anlagen ohne Lichtmanagement –eine Investition, die sich jedochschnell amortisiert.

Raumhöhe mindestens 1 Fläche der DachlichtöffnungDachlichtöffnung pro 1/10 1/5

bis 4 m 30 m2 3 m2 6 m2

bis 6 m 50 m2 5 m2 10 m2

bis 8 m 80 m2 8 m2 16 m2

über 8 m 100 m2 10 m2 20 m2

Tageslicht variiert in Abhängigkeit von geografischer Lage, Wetter, Jahres- und Tageszeit, Verbauung sowie dem Einsatzvon Blend schutzmaßnahmen. Doch die inMittel europa durchschnittlich verfügbareTageslichtmenge ist immer relativ hoch.

Die Abbildung zeigt die potenziellen Tages-lichtbei träge von Januar bis Dezember fürein Standardbüro.

Beispiel für die Tageslichtversorgung inAbhängigkeit von der Raumtiefe (Quelle:BGR 131-2):< 3 m = sehr gute Tageslichtversorgung< 4,5 m = noch gute Tageslichtversorgung< 6 m = noch ausreichende Tageslicht -

versorgung> 6 m = keine ausreichende Tageslicht-

versorgung

[3] Dachoberlichter lenken viel mehr Tageslicht in den Raumals Fenster.

[6] Morgens sind die Jalousien offen, das fensternahe Licht-band ist abgeschaltet.

[7] Mittags schützt die Jalousie vor Besonnung, weshalb imRaum mehr Kunstlicht benötigt wird.

[8] Abends und nachts muss die Beleuchtung ihre volleLeistung erbringen.

[Tabelle] Für die gute Versorgung mit Tageslicht müssen dieOber lichter in der Summe mindestens eine bestimmt Größeha ben, die als Anteil der gesamten Dachfläche angegebenwird.

4

5

6 7 8

3 m

4,5 m

6 m

2,2

m

0,95

m

1,25

m

0,9

m

Künstliches Licht selbst arbeitet effizient,wenn Leuchten mit optimierter Lichtlenkungund verbesserten Wirkungsgraden, Lampenmit hoher Lichtausbeute und elektronischeVorschaltgeräte (EVG) anwendungsgerechteingesetzt werden. Mit Lichtmanagementkann die dank dieser modernen Technik erreichte Energieeinsparung nochmals gesteigert werden.

Den höchsten Einspareffekt schließlich bietetdie Nutzung des im Raum zur Verfügungstehenden Tageslichts: Die künstliche Be-leuchtung wird nur dann zugeschaltet oderlangsam stufenlos hinzugeregelt, wenn dasTageslicht nicht ausreicht. Wenn der Tages-lichteinfall für das Sehen auch im Arbeitsbe-reich genügt, kann die Beleuchtungsanlageauch komplett abgeschaltet werden. Je weniger das künstliche Licht in Anspruch genommen wird, umso höher sind die Energie- und damit die CO2-Einsparung.

Lichtmanagement

Um immer eine qualitativ gute, nutzerorien-tierte und anwendungsgerechte Beleuch-tung sicherzustellen, ist es sinnvoll, diesesMiteinander von Tageslicht und Kunstlichtmit Lichtmanagement zu automatisieren. DieRegelung des Beleuchtungsniveaus in Ab-hängigkeit vom Tageslicht wird umgesetztdurch Dimmen und/oder Teilabschaltungen> über Lichtsensoren an einzelnen Arbeits-

platzleuchten,> über Lichtsensoren im Raum, > über Außenlichtsensoren.

Sind Bewegungsmelder in das Lichtmana-gement integriert, ist eine Präsenzkontrollemöglich: In Abhängigkeit von der Anwesen-heit schaltet sich die Beleuchtung sofort einund zeitversetzt aus.

Tageslichtabhängige Regelung

Üblicherweise werden tageslichtabhängigeRegelungen ausgelegt als Summe aus Tageslichtanteil und geregeltem künstlichenLicht für ein konstantes Beleuchtungsniveauim ganzen Raum (siehe Abb. 11). So bleibtdie gewünschte Beleuchtungsstärke auf derArbeitsfläche durch Zugabe oder Rück-

nahme des künstlichen Lichts in etwa gleich,auch wenn sich der Tageslichtanteil ändert.Das heißt: Bei großer Außenhelligkeit wirddie künstliche Beleuchtung zurückgenom-men, bei wenig Tageslicht am Morgen, amAbend oder in den Wintermonaten wird ihrNiveau entsprechend angehoben.

Leuchten mit großer Distanz zur Fensterfrontmüssen im Verhältnis zu dem in der Raum-tiefe abnehmenden Tageslichtanteil (sieheSeiten 4/5) mehr künstliches Licht abgebenals Leuchten direkt am Fenster. Für Sehauf-gaben, die mehr Licht benötigen, sollte sichder Sollwert mit einem Handsteuergerät vari-ieren lassen.

Unterschiedliche Ausbaustufen

Tageslichtabhängige Regelungen werden inunterschiedlichen Ausbaustufen realisiert:Die Möglichkeiten reichen von der einfachenRegelung einzelner Leuchten über die Rege-lung von Leuchtengruppen in einem Systembis zur Einbindung der gesamten Beleuch-tung in die Gebäudesystemtechnik.

Komponenten dieser Lichtregelung sinddimmbare EVG und Signalverstärker mitLichtsensoren. Jeder Leuchte oder Leuch-


Energieeffizient beleuchten9

tengruppe (bezogen auf Raumzonen) zuge-ordnet, erfasst ein Sensor die aktuelle Licht-menge im Innenraum (oder im Außenraum)und regelt das künstliche Licht automatischauf das vorab eingestellte Niveau. DiesesRegelsystem lässt sich auch mit Außenlicht-sensoren realisieren, die an geeigneter Stelleinstalliert sind.

Die tageslichtabhängig geregelte Beleuch-tungsanlage spart Energie, weil sie nichtdurchgängig ihre ganze Leistung erbringenmuss, um das erforderliche Beleuchtungs -niveau zu erreichen. Je häufiger sie also aus-geschaltet bleiben oder gedimmt arbeitenkann, umso mehr Energie wird gespart.

7

[9] Es ist sinnvoll, das Miteinander von Tages- und Kunstlicht mitLichtmanagement zu automatisieren.

[11] Tageslichtabhängige Regelung als Summe aus Tageslich t-anteil und geregeltem künstlichen Licht

[12] Vergleich des jährlichen Energieverbrauchs der künsttlichenBeleuchtung eines typischen Büroraumes mit drei Leuchten rei-hen (siehe auch Abbildung 11)

10

11

Meilensteine zur Energieeinsparung mit moderner Beleuchtung

Leuchtstofflampe und konventionelles

Vorschaltgerät

Leuchtstofflampe und elektronisches

Vorschaltgerät

Leuchtstofflampe und dimmbares elektronisches Vorschaltgerät

Leuchtstofflampe und dimmbares elektronisches Vorschaltgerät

Leuchtstofflampe und verlustarmes

Vorschaltgerät

Ausgangssituation Einsparpotenzial

Dimmbares System

Tageslichtsteuerung

Bewegungsmelder zur Präsenzkontrolle

Systeme mit Dreibanden-Leuchtstoff -

lampen � 26 mm

Systeme mit Dreibanden-Leuchtstoff-

lampen � 16 mm

0%–7%

–22%

–42%

–55%

–71%

–61%

–82%

+ +

+

Gedimmte Anlagen haben ein deutlich höhe-res Einsparpotenzial als Schwellenwert-Anla-gen, die bei einem Schwellenwert der vomTageslicht erzeugten Beleuchtungsstärkevon zum Beispiel „unter 200 Lux“ sofort diekomplette künstliche Beleuchtung einschal-ten.

Einsparung und hohe Aktzeptanz bei denNutzern vereinen sich, wenn das Licht zwarautomatisch gedimmt wird, bei Bedarf aberhändisch zugeschaltet werden muss. Allge-mein erhöht sich die Akzeptanz enorm,wenn bei einer geregelten Anlage individuelleVeränderungen möglich sind.

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Die wichtigsten lichttechnischen Normen zurPlanung der Beleuchtung mit Tageslicht sinddie Normenreihe DIN 5034 „Tageslicht in In-nenräumen“ und DIN EN 12464-1 „Beleuch-tung von Arbeitsstätten“. Auf die Sicherheitder Beschäftigten und den Gesundheits-schutz fokussieren die Berufsgenossen-schaft lichen Regeln BGR 131. Als weiterePlanungsvorgabe gelten nun zusätzlich dieEnergieeinsparverordnung (EnEV) 2007 zu-sammen mit der Vornorm (V) DIN V 18599„Energetische Bewertung von Gebäuden –Berechnung des Nutz-, End- und Primär-energiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüf-tung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung“.

Neue Norm: DIN V 18599

DIN V 18599 beschreibt in zehn Teilen Methoden zur Ermittlung des monatlichenund jährlichen Gesamtenergiebedarfs vonGebäuden. Teil 4 behandelt die Beleuchtungmit künstlichem Licht und Tageslicht. Inzwi-schen wurden Leitfäden zu den Berech-nungsabläufen veröffentlicht, auch Softwareist verfügbar. Bewertet werden können dieelektrische Leistung von Beleuchtungslösun-gen sowie die Einflüsse und Auswirkungender Tageslichtversorgung, siehe „RelevanteVerfahrensparameter nach DIN V 18599-4“.

Der Tageslichtquotient

Die zentrale Größe zur Ermittlung des zurVerfügung stehenden Tageslichts ist der Ta-geslichtquotient D. Per Definition ist er dasMaß für das Beleuchtungsniveau in einemmit Tageslicht beleuchteten Innenraum aneinem Punkt einer gegebenen Fläche, diedurch direktes und/oder indirektes Himmels-licht erzeugt wird. Der Quotient setzt sich zusammen aus dem direkt vom Himmel erzeugten Himmelslichtanteil, dem durch Re-flexion an benachbarter Verbauung erzeugten Außenreflexionsanteil und demdurch Reflexion an den Innenraumflächen erzeugten Innenreflexionsanteil.

Stören keine Nachbarbauten, entfällt der Außenreflexionsanteil bei der Berechnungdes Tageslichtquotienten für Oberlichter. FürDachoberlichter sollte der mittlere Tageslicht-quotient in der Nutzebene 0,85 Meter überdem Boden mindestens 4 Prozent undhöchstens 10 Prozent betragen.

Verfahren nach DIN V 18599-4

DIN V 18599-4 enthält zwei Verfahren zurBerechnung des jährlichen Endenergiebe-darfs: für vertikale Fassaden, also Fenster

oder verglaste Fassaden, und für Dachober-lichter. Grundsätzlich haben die Berechnun-gen denselben Ablauf: Einstufung der Tages-lichtversorgung aufgrund der (geplanten)baulichen Gegebenheiten auf der Basis desTageslichtquotienten D und anschließendeKorrelation mit dem Einsparpotenzial an Be-leuchtungsenergie.

Stufe 1: Zunächst wird der Tageslichtquo-tient D ausschließlich auf Grundlage geome-trischer Daten berechnet, also unabhängigvom Standort des Gebäudes und damit un-abhängig von Lage und Klima. Er dient dannzur Klassifizierung der Tageslichtversorgung(„viel“, „mittel“, „wenig“, „keine“).

Stufe 2: Die auf diese Weise ermittelte Tageslichtversorgung wird mit monatlichenoder jährlichen Energiebedarfswerten für Beleuchtungszwecke korreliert. Jetzt fließenweitere Größen in die Berechnung ein wiegeografische Daten (Lage, Klima) sowie Angaben zur Beleuchtungsanlage für künst-liches Licht. Daraus ergibt sich auch diewahrscheinliche Einschaltdauer der tages-lichtabhängig geregelten Beleuchtung.


Grundlagen der Berechnung

[13] In der Beispielrechnung für ein derartiges Einzelbüro führtdie Tageslichtnutzung zu 35 bis 50 Prozent Energieeinsparung.

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Beispielrechnung Einzelbüro

Die wichtigsten Parameter der Berechnungnach der Methodik von DIN V 18599-4 nenntdieses licht.forum: für das Einzelbüro (Bei-spiele 3.2.1 und 3.2.2 in der Norm), Tages-licht durch Fassade; die vollständige Berech-nung des End- und Primärenergiebedarfs fürdie Beleuchtung dieser Einzelbüros kann alsSonderveröffentlichung (PDF-Datei) unter Angabe der Kennziffer 53/18599 bei licht.debestellt werden, E-Mail [email protected].

Bauliche Situation

Baumaße: Raumtiefe aR = 4,90 m; Raum-breite bR = 3,20 m; Raumhöhe hR’ = 2,70 m

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Relevante Verfahrensparameter nach DIN V 18599-4

Fenstersituation

Rohbauöffnung: ARb = 3,00 m · 1,50 m = 4,50 m²Sturzhöhe: hSt = 2,40 m

Fassadensituation

Südfassade, Geschossdecke kragt 0,50 maus.

Verbauung

Gegenüber steht ein Gebäude, dessenDachoberkante unter einem Winkel von 15°zur Fenstermitte erscheint.

Ausstattung ohne mit Tageslicht, mit Tageslicht, des Gebäudes Tageslicht 25 % Rahmen, ohne 25 % Rahmen, mit

Präsenzkontrolle Präsenzkontrolle

Energieverbrauch 100 % 62,6 % (–37,4 %) 52,7 % (–47,3 %)

Nutzung

Höhe der Nutzebene: hNe = 0,75 mWartungswert der Beleuchtungsstärke:E–m = 500 lx,Nutzungszeit: ttag,n = 2.543 h, tNacht = 207 h

Ergebnisse

Die Berechnung der effektiven Zeiten, zudenen Tageslicht für die Beleuchtung zurVerfügung steht, führt zu den in der Tabelleoben erfassten Ergebnissen.

Das bedeutet: Der Energiebedarf für diekünstliche Beleuchtung kann um über 35 Prozent oder sogar um fast 50 Prozentgesenkt werden.

Ergebnisse

Einzelbüro 3.2.1 aus DIN V 18599-4

Einzelbüro 3.2.2 aus DIN V 18599-4 17

15

16

14

–Em = 500 lx tTag = 2.543 h tNacht = 207 h

0,5 4,90

2,70

1,50

Künstliche

Beleuchtung

Tageslichtabhängige

Regelung

der Beleuchtung

Tageslichtnutzung/

Tageslicht-

beleuchtung

Energiebedarf für künstliche Beleuchtung

Parameter:> Lichtquelle> Vorschaltgerät> Leuchte> Beleuchtungsart> Raum

Parameter:> Art> Kontrollstrategie> Funktionsumfang> Kalibrierung> Schalten

Parameter:> Ort> örtliche metereologi-

sche Parameter> Gebäude> Raum> Fenster und Tages-

lichtsystem> Wartungswert der

Beleuchtungsstärke> Arbeitszeit> Beleuchtungsniveau

durch Tageslicht

dern. Beeinflusst wird die Schattenbildungvon der Lichtrichtung, also von der Vertei-lung und Anordnung der Leuchten, Fensterund Oberlichter im Raum.

Lichtfarbe

Die Lichtfarbe beschreibt die Eigenfarbe desabgestrahlten Lichts einer Lampe oder desTageslichts. Während die Lichtfarben derLampen – Warmweiß, Neutralweiß, Tages-lichtweiß – aufgrund der bekannten Farb-temperatur (in Kelvin) feststeht, verändertsich die Lichtfarbe des Tageslichts entspre-chend seiner Dynamik.

Farbwiedergabe

Künstliche Lichtquellen werden mit demFarbwiedergabe-Index Ra bewertet, der vonhäufig vorkommenden Testfarben abgeleitetist. Ra = 100 steht für den besten Wert; jeniedriger der Index, umso schlechter sind dieFarbwiedergabeeigenschaften. Die allerbesteFarbwiedergabe erzielt unerreicht das Tages-licht.

Kurz erklärt

Beleuchtungsstärke

Wie schnell, sicher und leicht etwas erkanntwird, hängt wesentlich von der Beleuch-tungsstärke (in Lux) ab. Sie gibt den Licht-strom an, der von einer Lichtquelle auf einebestimmte Fläche trifft: Bei 1 Lux Beleuch-tungsstärke leuchtet der Lichtstrom von 1 Lumen 1 Quadratmeter Fläche gleich -mäßig aus. Beispiel: Eine normale Kerzen-flamme erzeugt im Abstand von 1 Meterzirka 1 Lux.Gemessen wird auf horizontalenund vertikalen Flächen.

Die gleichmäßige Verteilung der Helligkeit erleichtert das Sehen. Die Gleichmäßigkeitist das Verhältnis der kleinsten zur mittlerenBeleuchtungsstärke und sollte im Bereichder Sehaufgabe mindestens 0,7 betragen.

Leuchtdichteverteilung

Die Leuchtdichteverteilung (Helligkeitsvertei-lung) im Gesichtsfeld beeinflusst Sehleistungund Sehkomfort. Die Leuchtdichte ist dasMaß für den Helligkeitseindruck, den das

Auge von einer leuchtenden oder beleuchteten Fläche hat. Sie wird gemessen in Candela pro Flächeneinheit (cd/m2, cd/cm2).Der Reflexionsgrad von Oberflächen und dieauftreffende Beleuchtungsstärke bestimmenderen Leuchtdichte.

Blendung

Blendung kann direkt von Leuchten oder an-deren Flächen mit zu hoher Leuchtdichte –auch Fenstern – ausgehen (Direktblendung).Oder sie wird von Reflexen verursacht, diedurch Spiegelung auf glänzenden Ober-flächen entstehen (Reflexblendung). Direkt-wie Reflexblendung vermindern den Seh-komfort (psychologische Blendung) und setzen die Sehleistung (physiologische Blendung) herab.

Lichtrichtung und Schattigkeit

Form und Oberflächen im Raum sollen deut-lich (Sehleistung) und auf angenehme Weise(Sehkomfort) erkennbar sein. Das erfordertausgewogene Schatten mit weichen Rän-


Gütemerkmale guter BeleuchtungBeleuchtungsqualität lässt sich an der Ein-haltung einzelner Gütemerkmale fest -machen. Diese sind nach DIN EN 12464-1:> Beleuchtungsstärke,> Leuchtdichteverteilung (Helligkeits-

verteilung),> Begrenzung der Blendung (Direkt- und

Reflexblendung),> Lichtrichtung und Schattigkeit,> Lichtfarbe und Farbwiedergabe, > kein Flimmern und> die Einbeziehung von Tageslicht.

Sehkomfort steht an erster Stelle der Be-leuchtungsziele von DIN EN 12464-1. Er sollden arbeitenden Menschen Wohlbefindenvermitteln und kann damit zur Leistungs-steigerung beitragen.

Sehleistung ist das zweite gleichwertige Ziel.Sie soll es ermöglichen, auch schwierigeSehaufgaben über längere Zeit erbringen zukönnen.

Sicherheit wird von DIN EN 12464-1 als drittes Ziel angeführt. Aus lichttechnischerSicht sind die Anforderungen an die Sicher-heit (sicheres Erkennen) am Arbeitsplatz gegeben, wenn die Vorgaben für Sehkom-fort und Sehleistung erfüllt sind. Sicherheitim Sinne von Arbeits- und Gesundheits-schutz formulieren zusätzlich berufs-genossenschaftliche Vorschriften wie dieBGR 131.

Nutzerorientiert und bedarfsgerecht

Die Vorgaben von DIN EN 12464-1 gelten für den Bereich der Sehaufgabe und seineunmittelbare Umgebung. Derart zonierte Beleuchtung ist nutzerorientiert. Auch dieForderung nach Flexibilität von Beleuch-tungsanlagen und einzelner Leuchten zähltzur Beleuchtungsqualität: Jeder Einzelne sollsich das Licht am Arbeitsplatz bedarfs-gerecht seinen individuellen Bedürfnissenentsprechend einrichten können.

Ein weiterer Aspekt der Beleuchtungsquali-tät nach DIN EN 12464-1 ist die forcierteEinbeziehung des Tageslichts in ein Be-leuchtungskonzept. Die Gründe: > Das Tageslicht und seine Dynamik beein-

flussen den natürlichen biologischenRhythmus (circadianer Rhythmus).

> Tageslichtbeleuchtung und tageslicht-abhängig geregelte Beleuchtung sparenEnergie, weil die künstliche Beleuchtungnicht durchgängig bei voller Leistung ein-geschaltet ist.

Energieeffiziente Lichterzeugung

Zur Qualität einer Beleuchtungsanlage zähltauch ihre Wirtschaftlichkeit: Unter der Vor-gabe, „keinen Kompromiss zu Lasten derlichttechnischen Gütemerkmale … einzuge-hen, nur um den Energieverbrauch zu sen-ken“ (DIN EN 12464-1, Ziffer 4.9), soll daskünstliche Licht möglichst energieeffizienterzeugt und eingesetzt werden.

Fast alle heute in der Innenraumbeleuchtungim Nicht-Wohnbereich eingesetzten Lampenerzeugen ihr Licht äußerst wirtschaftlich. Spitzenreiter bei der Lichtausbeute – sie be-schreibt wie viel Licht (Lichtstrom in Lumen)aus der aufgenommenen elektrischen Energie(Leistung in Watt) erzeugt wird – ist die stab-förmige Leuchtstofflampe Ø 16 mm (HE =High Efficiency) mit bis zu 104 Lumen/Watt.

Zum sparsamen Verbrauch trägt auch dievorgeschaltete Elektronik bei: elektronischeVorschaltgeräte (EVGs) für stabförmigeLeuchtstofflampen, Kompaktleuchtstofflam-pen und Hochdruck-Entladungslampen. Innicht dimmbarer und vor allem in dimmbarerAusführung sind EVGs außerdem die Vor aus- setzung für „intelligente“ Regelungen imLichtmanagement.

Stabförmige Leuchtstofflampen

In Beleuchtungsanlagen für Bürogebäudeund Fertigungshallen dominieren stabförmigeund kompakte Leuchtstofflampen. Dreiban-den-Leuchtstofflampen Ø 26 mm können anEVGs betrieben werden, Ø 16 mm-Lampensetzen den EVG-Betrieb voraus. Beidehaben eine lange Lebensdauer – an EVGsbis zu 20.000 Betriebsstunden –, bieten sehrgute Farbwieder gabeeigenschaften und dieAuswahl unter einer Vielzahl von Lichtfarben.

Kompakte Leuchtstofflampen

Kompaktleuchtstofflampen arbeiten nachdemselben Lichterzeugungsprinzip wie stab-förmige. Sie sind einseitig gesockelt, habenauch sehr gute Farbwiedergabeeigenschaf-ten und sind in vielen Lichtfarben erhältlich.Lampen für den Betrieb an EVGs und dimm-baren EVGs haben einen 4-Stift-Sockel.

Induktionslampen

Energieeffizienz bei einer Lebensdauer von60.000 Betriebsstunden (< 12 Prozent Systemausfälle) sind die wichtigsten Kennzei-chen der ring- und kolbenförmigen Induktionslampen. Beide arbeiten nach demPrinzip der elektromagnetischen Induktionund der Gasentladung, sie haben keine verschleißbaren Komponenten wie Glüh -wendeln oder Elektroden.

Hochdruck-Entladungslampen

Halogen-Metalldampflampen vereinen kom-pakte Bauform, sehr hohe Lichtausbeute undgute Farbwiedergabeeigenschaften mit lan-ger Lebensdauer zu lichtstromstarken undwirtschaftlichen Lichtquellen. Eine gleichwer-tige Alternative sind farbverbesserte kom-pakte Natriumdampf-Hochdrucklampen.

Viele Hochdruck-Entladungslampen könnenmit EVG betrieben werden.

Halogenlampen

Halogenlampen gibt es in zahlreichen Aus-führungen für Netz- und Niedervoltspan-nung. Sie dominieren die Akzentbeleuch-tung. Sie haben eine deutlich höhereLichtausbeute als die Allgebrauchsglüh-lampe. Viele Halogenlampen sparen zudemEnergie mithilfe der IRC-Technik (Infra RedCoating): Diese Beschichtung des Lampen-kolbens reflektiert die von der Glühwendelabgegebene Wärmestrahlung zurück auf dieWendel und senkt so den Energieverbrauchum bis zu 30 Prozent.

Elektronik vorgeschaltet1

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Impressum

Herausgeber: licht.de – Fördergemeinschaft Gutes Licht,Lyoner Straße 9, 60528 Frankfurt am Main,www.licht.de, E-Mail: [email protected].

Redaktion und Realisation: rfw. agentur für kommunikation, Darmstadt.Layout u. Grafik: Kugelstadt MedienDesign, Darmstadt.Fotos: Christine Olma, Ingolstadt, für den FVLR (1 und 3); VBG Hamburg, www.vbg.de (14 und 15); Blitzwerk, Mühltal(18); Werkfotos von licht.de-Mitgliedsunternehmen.

Druck: Druckhaus Haberbeck, 32791 Lage/Lippe 1/08-255

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[18] Dreibanden-Leuchtstoff-lampen 1 � 26 mm und 2 � 16 mm; Kompaktleuchtstofflampen 3 mit einem, zwei oder drei Rohren, 4 mit vier Rohren, 5 in quadratsicher Bauform, 6 mithöherer Leistung, 7 in gestreck-ter Bauform; 8 Induktionslampen ringförmigund kolbenförmig; Halogen-Metalldampflampen 9 einseitig und 10 zweiseitig gesockelt; 11 Natriumdampf-Hochdruck-lampe; 12 Halogenlampen für Netz-spannung (230 Volt); 13 Niedervolt-Halogenlampen(12 Volt)

www.licht.de Alles über Beleuchtung

Fördergemeinschaft Gutes LichtLyoner Straße 960528 Frankfurt am MainTel. 069 6302-353Fax 069 [email protected]

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Die licht.de-Schriftenreihe. Als Heft per Post oder als kostenfreie PDF-Datei (Download) unterwww.licht.de.

01* Die Beleuchtung mit künstlichem Licht (2004)

02* Gutes Licht für Schulen und Bildungsstätten (2003)

03* Straßen, Wege und Plätze (2007)

04* Gutes Licht für Büros und Verwaltungsgebäude (2003)

05 Gutes Licht für Handwerk und Industrie (1999)

06* Gutes Licht für Verkauf und Präsentation (2002)

07* Gutes Licht im Gesundheitswesen (2004)

08* Gutes Licht für Sport und Freizeit (2001)

09 Repräsentative Lichtgestaltung (1997)

10 Notbeleuchtung, Sicherheitsbeleuchtung (2000)

11* Gutes Licht für Hotellerie und Gastronomie (2005)

12* Beleuchtungsqualität mit Elektronik (2003)

13* Arbeitsplätze im Freien (2007)

14 Ideen für Gutes Licht zum Wohnen (2000)

16* Stadtmarketing mit Licht (2002)

17* LED – Licht aus der Leuchtdiode (2005)

18* Gutes Licht für Museen, Galerien, Ausstellungen (2006)

* Auch in englischer Übersetzung (PDF-Datei) erhältlich.

Documents

licht.forum 53 „Tageslicht und künstliche Beleuchtung"