Autor:
Rolf Brunkhorst
Vortrag bei der Konferenz
„Beleuchtung von Bildschirmarbeitsplätzen – Neue Regelungen, neue Konzepte, neue Lösungen“,
4./5. Oktober 2001, Berlin
Veranstalter: ERGONOMIC Institut, Berlin
Kurzfassung
Das Umfeld in der Bürolandschaft hat sich in den letzten Jahren stark verändert. Das Voranschreiten der Bildschirmarbeit, die Herausforderungen des globalen Wettbewerbs, die mittelfristig zu erwartende Verknappung von Energieressourcen und nicht zuletzt Ökologieaspekte erzeugen Engpässe, deren Konsequenzen bisher nicht ausreichend erkannt werden. Gut dosiertes Tageslicht an den Arbeitsplätzen kann einen wesentlichen Beitrag bieten, aus diesen Engpässen Chancen zu entwickeln und zu nutzen. Antworten und Lösungen anzubieten, ist Anliegen des Vortrages und wird in zunehmenden Maße Aufgabe für Bauherren, Architekten und Planer.
Beitrag
Das Umfeld in der Bürolandschaft hat sich in den letzten Jahren dramatisch verändert.
Das Voranschreiten der Bildschirmarbeit, die Herausforderungen des globalen Wettbewerbs, die mittelfristig zu erwartende Verknappung von Energieressourcen und nicht zuletzt Ökologieaspekte erzeugen Engpässe, deren Konsequenzen bisher nicht ausreichend erkannt werden.
Gut dosiertes Tageslicht an den Arbeitsplätzen kann einen wesentlichen Beitrag bieten, aus diesen Engpässen Chancen zu entwickeln und zu nutzen.
Antworten aufzuzeigen ist Anliegen des Vortrages und wird in zunehmenden Maße Aufgabe für Bauherren, Architekten und Planer.
1 Einfluß des Tageslichtes und Sonnenschutzes auf die Gesundheit und Produktivität der Mitarbeiter
Durch den revolutionären Wandel der Büroarbeit – in nahezu allen Bereichen werden heute Bildschirme eingesetzt – hat sich der bereits vorher bestehenden Wunsch nach richtig dosiertem Tageslicht deutlich verstärkt und zu konkretisierten Anforderungen entwickelt.
Diese Anforderungen sind mehr oder weniger geeignet, in diversen Normen beschrieben. So soll die Leuchtdichte am Fenster 200 bzw. 400 cd/m2 nicht überschreiten (Blendschutz), die Raumtemperatur höchstens 26°C betragen (Hitzeschutz), die Raumausleuchtung weitgehend mit Tageslicht erfolgen (Tageslichtnutzung) und der Sichtkontakt nach außen gewährleistet sein. Sonnenschutzsysteme sollen einstellbar, der jeweiligen Situation anpassbar sein.
Es liegt in der komplexen Natur des Tages- bzw. Sonnenlichts, daß normierte Beschreibungsversuche, insbesondere die Auswirkungen auf Psychologie und Physiologie, bis heute nur begrenzt den Kern treffen.
Möglicherweise liegt darin die Ursache, daß Tageslicht zwar erwünscht ist, der Umgang in der Planung und die Auswahl geeigneter Tageslichtsysteme allerdings immer noch schwer fällt.
Ein Ansatz der Annäherung ist das Erkennen von offenkundigen Störquellen bei der Büroarbeit. Aufschlußreich ist eine von Schneider/Gentz ( Intelligent Office, 1997) gezeigte Untersuchung nach Gottschalk. Die Ursachen der ständigen Beeinträchtigung der Büroarbeit wurden durch Befragungen ermittelt. Sechs von neun Faktoren könnten durch richtig dosiertes Tageslicht beseitigt oder zumindest positiv beeinflußt werden.
So sehen sich 60% durch zuwenig Tageslicht, 40% durch zuviel gestört. Auch der Einfluß auf die thermische Behaglichkeit in Zusammenhang mit einer unangenehmen Raumklimatisierung wird deutlich: 50% klagen über zu trockene Luft, 55% über zu niedrige Temperaturen, 40% über zu hohe. Diesen Defiziten kann durch geeignete Wahl von Sonnenschutz- und Tageslichtsystemen wirkungsvoll begegnet werden und machen das enorme Verbesserungs-Potential deutlich.
Umfangreiche Untersuchungen des Bartenbach-Lichtlabors weisen nach, daß an Bildschirmarbeitsplätzen, die gut mit Tageslicht versorgt sind, deutlich effizienter, länger konzentriert und fehlerfreier gearbeitet wird – z. B. wurden 30% weniger Fehler ermittelt.
Diverse, allerdings schwer quantifizierbare Ansätze versuchen den mit großer Wahrscheinlichkeit vorhandenen positiven Einfluß von Tageslicht auf Kreativität, Gesundheit und Wohlbefinden nachzuweisen.
Es liegt ganz einfach in der menschlichen Natur, daß das Grundbedürfnis nach Tageslicht versorgt werden muß.
Unsere Urlaube verbringen wir ganz selbstverständlich in sonnenreichen Zeiten und Zonen, wenn die Sonne scheint fühlen wir uns wohler und fit.
Jedem, der einmal bewußt einen künstlich beleuchteten Raum ohne Bezug zur Außenwelt im Vergleich zu einem mit wohldosiertem Tageslicht durchfluteten Raum mit Sichtverbindung nach Außen wahrnimmt, wird schnell klar werden, welche Auswirkungen auf Arbeits- und Lebensqualität zu erwarten sind.
Auffallend ist auch, daß an entscheidenden Stellen unter Nutzung des Tageslichtes gearbeitet wird. Beispiele sind der ehemalige Plenarsaal des Bundestages in Bonn, der Plenarsaal des Reichstages in Berlin, das New Parliamentary Building (Abgeordnetenbüros) in London, zukünftig die Dorotheenblöcke (Abgeordnetenbüros) in Berlin und eine Anzahl von mittleren bis großen Bürogebäuden von Wirtschaftsunternehmen und staatlichen Einrichtungen.
2 Energiebilanz
Fassaden sind Kraftwerke der Zukunft
Eine isolierte Betrachtung der Tageslichtnutzung nur unter ergonomischen Aspekten ist unzulässig, da einfallendes Licht maßgeblich den Energiehaushalt eines Gebäudes beeinflußt. Unter Energiegesichtspunkten ist für moderne Bürogebäude folgende Rangliste abzuleiten:
- Schutz vor Überhitzung und damit Reduzierung der Kühllasten
- Tageslichtnutzung zur Verringerung des Strombedarfs für künstliche Beleuchtung
- Direktnutzung solarer Wärmestrahlung zur Raumheizung im Winterfall
Deutlich wird, daß zuviel Einstrahlung, insbesondere durch direktes Sonnenlicht verhindert werden muß. Auf der anderen Seite soll die künstliche Beleuchtung durch ausreichend Sonnenlicht soweit als möglich reduziert werden.
Im Vergleich zum Kunstlicht hat Tageslicht einen geringeren Wärmeanteil, wirkt sich also bei einer Substitution absenkend auf die Kühlenergie aus. Solare Licht-Energie wird so auf sehr direktem Weg und mit hervorragendem Wirkungsgrad genutzt. Geeignete Systeme zur Tageslichtlenkung versorgen Räume sowohl bei direkter Sonneneinstrahlung als auch bei Diffuslicht.
Eine vergleichende Beurteilung mit Photovoltaiksystemen, bei denen nur bei Sonnenschein mit geringen Wirkungsgraden Strom erzeugt, in das Netz eingespeist und z. T. wieder mit Verlusten in Kunstlicht umgewandelt wird, wäre vermutlich sehr aufschlußreich.
Pauschale Angaben über Energieeinspar-Potentiale sind aufgrund der sehr individuellen Gebäudeplanungen kaum möglich. Zur Orientierung dennoch einige Anhaltswerte:
- Optimierte und mit dem Fassadenaufbau abgestimmte Systeme (mit kombinierter Funktion Sonnenschutz und Tageslichtlenkung) reduzieren den Energiedurchlaß (g-Wert) im Vergleich zu Sonnenschutzverglasungen mit Blendschutzeinrichtungen um mehr als 50%, d.h., es muß deutlich weniger gekühlt werden.
- Der Strombedarf für elektrische Beleuchtung kann in Kombination mit entsprechenden Regelgeräten um bis zu 70% reduziert werden.
3 Wirtschaftliche Bedeutung
Bei der Entscheidung darüber, wie ein Gebäude auszurüsten ist, nimmt oft die Höhe der Anfangsinvestition eine alles überragende Stellung ein. Einiges deutet jedoch auch darauf hin, daß zunehmend andere Kriterien an Bedeutung gewinnen.
Wenn man berücksichtigt, daß sich die tatsächlichen Kosten eines Bürogebäudes über die Lebensdauer aus ca. 80% Personalkosten, 15% Betriebskosten und nur 5% Abschreibungen der Anfangsinvestitionen zusammensetzen, sollte ein Umdenken sehr naheliegen. Allerdings müssen die aktuellen Entscheidungswege berücksichtigt werden. Arbeitsschutz als alleiniges Kriterium genügt in der Regel nicht. Nur in der Kombination sind deutliche Veränderungen erreichbar.
Im Zusammenhang mit den bereits erwähnten Auswirkungen der Tageslichtnutzung auf die Produktivität der Mitarbeiter und auf den Energiebedarf eines Gebäudes, auf hard und soft facts, wird die Dimension der volks- und betriebswirtschaftlichen Potentiale deutlich.
4 Sonnenschutz- und Tageslichtsysteme als integrierter Bestandteil
Frühzeitige Einplanung erforderlich
Bis in die 90er Jahre war die vorrangige Funktion einer Fassade auf Schutz ausgerichtet: Wetterschutz, Wärmeschutz, Sonnenschutz, Hitzeschutz, Blendschutz, Sichtschutz, Einbruchsschutz.
Selbstverständlich haben diese Funktionen nach wie vor ihre Berechtigung. Neuere Entwicklungen zeigen jedoch, daß Fassaden offener, transparenter, intelligenter und mit zusätzlichen Nutzen versehen werden.
Sonnenschutz- und Tageslichtsysteme sind heute meist multifunktional.
Den häufigsten Anwendungsfall stellen Jalousien dar, die mit unterschiedlichen Bauarten vor der Fassade, in Doppelfassaden oder Innen angebracht werden. Diese Systeme übernehmen wesentlich die Funktionen Sonnenschutz (Hitze- und Blendschutz), Sichtschutz und z. T. auch Wärmeschutz. Zusätzlich werden Versorgungsfunktionen wie Sichtkontakt nach Außen oder Lichtlenkung in den Innenraum realisiert.
Voraussetzung für ein gutes Zusammenspiel mit anderen Bauteilen der Fassade ist, daß in der Planungsphase die physikalischen und ergonomischen Zusammenhänge berücksichtigt wurden und daß bei der Auswahl und Dimensionierung des Tageslicht- bzw. Jalousiesystems die erforderlichen Kriterien erfüllt werden. Kompetenz auf Seiten der Planer und Hersteller sind Voraussetzung.
Durch die zusätzliche Aufgabe der Tageslichtversorgung wird die Zweidimensionalität der Fassade in die dritte Dimension des Innenraumes geöffnet. Hat vorher schon die Hitzeschutzwirkung die Raumtemperatur und den Kühlbedarf beeinflußt, läßt sich mit Tageslichtsystemen die Raumarchitektur, die künstliche Beleuchtung und die Raumautomatisierung mitgestalten.
- Wie sind die Arbeitsplätze positioniert, welche Farbe und Beschaffenheit haben Decke und Wände,
- welche Anforderungen an die Einbindung in die Gebäudeautomatisierung sind zu erfüllen,
- welche Lichtverhältnisse sind gewünscht und zu erwarten,
- wie sieht die Energiebilanz des Gebäudes aus –
Dies sind einige der Fragen, die vor der Realisierung zu beantworten sind.
Nach aller Erfahrung, gerade bei Bauvorhaben aus letzter Zeit, ist die Auswahl und die Integration des geeigneten Tageslichtsystems in der Regel sehr viel treffsicherer, wenn die Planung frühzeitig einsetzt. Sinnvoll ist, die Eigenschaften der Tageslichtsysteme in der Energie-, Licht- und Fassadenplanung zu berücksichtigen.
Da Wechselwirkungen nicht nur auf der technischen Seite, sondern auch auf der Kostenseite bestehen, ist es angebracht, Budget- und Investitionsentscheidungen unter ganzheitlichen Beurteilungen, gewerkeübergreifend zu treffen. So benötigt ein Tageslichtsystem mit optimierter Hitzeschutzwirkung evtl. eine höhere Investition. Diese kann aber ggf. durch eine entsprechend kleiner dimensionierte Klimaanlage mit geringeren Anschaffungs- und Betriebskosten sehr schnell amortisiert werden.
Es ist zweckmäßig, Tageslichtsysteme vor Budgetentscheidungen, also in der Vorplanung des Gebäudes, zu berücksichtigen.
5 Heute realisierbare Tageslichtsysteme
Die heute am häufigsten verwendeten Tageslichtsysteme, die neben der Transmission auch Lichtlenkung ermöglichen, werden auf Basis von Jalousiesystemen realisiert.
Daneben gibt es eine ganze Palette von unterschiedlichen Möglichkeiten die an dieser Stelle nicht beschrieben werden können. Hinweise dazu sind Bestandteil der neuen VDI-Richtlinie 6011.
Die Wärmeeinstrahlung wird durch die Tageslicht-Jalousie durch Rückreflexion der direkten Sonnenstrahlung reduziert, gleichzeitig wird die Blendung reduziert. Tageslicht wird dosiert in den Raum an die Decke gelenkt und von dort gleichmäßig bis in die Raumtiefe transportiert. Bei ausreichender Außenhelligkeit kann auf Kunstlicht verzichtet werden. Erst bei abnehmender Außenhelligkeit wird Kunstlicht je nach Bedarf zugesteuert. Die Sichtverbindung nach außen ist ermöglicht.
Der Abgleich zwischen Außenbedingungen wie Helligkeit, Sonnenstand und Fassadenausrichtung und den Bedürfnissen im Raum wird weitgehend über die Einstellung des Lamellenwinkels der Jalousie erreicht. Hier setzen die Steuerungs-Elemente der Gebäudeautomatisierung ein. Durch vorher programmierten Abläufen und Abhängigkeiten nach mit den spezifischen Bedürfnissen abgestimmten Kriterien wird eine effektive automatisierte Nutzung mit leicht verständlicher manueller Bedienung ermöglicht.
An Tageslichtjalousien stehen, abgeleitet aus den Marktanforderungen, eine Bandbreite von Produkten die von low-cost bis high-tec abdecken, zur Verfügung. Insbesondere bei innenliegenden Systemen spielen,
- neben der Auswahl von hochwertigen und -wirksamen Lamellenmaterialien,
- eine hohe Präzision in der Einstellung der Lamellenwinkel,
- eine im Automatikbetrieb nahezu geräuschlose, unmerkliche Bewegung und nicht zuletzt
- ein der modernen Architektur angepaßtes Erscheinungsbild
eine entscheidende Rolle.
Hüppe Form leistet auf diesem Gebiet seit 10 Jahren Pionierarbeit, hat Standards definiert und trägt nach wie vor maßgeblich dazu bei, den Zukunftsmarkt Tageslichtnutzung durch hochinnovative, marktgerechte Produkte und der zugehörigen Dienstleistung zu erschließen.
5.1 Technische Beschreibung
5.1.1 Außenraffstore mit Tageslichttransportelement
Raffstoren mit konvexer Lamellenanordnung werden im oberen Bereich so abgehängt, dass bei geschlossenem unteren Behangteil (Sonnenschutz, Blendschutz) Tageslicht über die Lamellen in die Raumtiefe geleitet wird.
5.1.2 Tageslichtjalousien
Tageslichtjalousien werden mit konkaven Lamellen in unterschiedlichen Lamellenbreiten (25, 50, 80 mm) hergestellt. Die obenliegende Seite ist verspiegelt, die untenliegende Seite ist zur Entblendung matt lackiert. Zur Durchsicht in geschlossenen Zustand ist eine Mikroperforierung möglich.
Eine DUO-Tageslichtjalousie besteht aus zwei Behangteilen. Oberer und unterer Teil sind unabhängig voneinander zu steuern. So lassen sich, mit Bezug auf aktuelle Licht- und Energiebedingungen, optimierte Einstellungen erreichen. Der untere Teil wird vorzugsweise auf Entblendung, der obere Teil auf Lichtlenkung gefahren und nachgesteuert.
5.1.3 Gebäudeleittechnik für Tageslichtsysteme
a) Komplexe Steuerungsaufgaben durch zunehmende Vernetzung
Geeignete Sonnenschutzsysteme erfüllen heute Aufgaben, die weit über die ursprüngliche Beschattungsfunktion hinausgehen. Hier bieten BUS-Steuerungen (EIB, LON und LUXMATE) im Rahmen einer leistungsfähigen Gebäudeleittechnik zukunftsweisende Lösungen; denn damit lassen sich die verschiedenen Komponenten des Gebäudesystems besonders gut aufeinander abstimmen und in ihrer Wirkungsweise optimieren.
Auch die zunehmende Vernetzung von Fassade, Sonnenschutz, Heizung, Lüftung, Klima und Kunstlicht ist nur mit Hilfe moderner Gebäudeleittechnik zu steuern.
b) Sonnenschutzintegration erfordert Speziallösungen
Die vom Sonnenschutz zu leistenden Aufgaben sind besonders vielfältig und werden stark von der jeweiligen Witterung, von der Tages- und Jahreszeit, der Fassadenausrichtung und der umliegenden Bebauung beeinflußt. Der der jeweiligen Situation angepasste Lamellenwinkel und die Behanghöhe sind z.B. maßgeblich für das Klima und die Tageslichtverhältnisse in den Räumen.
c) Individuelle Ansprüche und Automatisierung
Die voranschreitende Automatisierung der Gebäudeeinrichtungen ist notwendig, nur so läßt sich der Energiehaushalt eines modernen Gebäudes auf ein niedriges und akzeptables Niveau bringen. Sonnenschutzeinrichtungen liefern dazu einen wichtigen Beitrag. Gute ergonomische Bedingungen lassen sich ebenfalls durch automatisierte Jalousien erreichen.
Es liegt allerdings in der menschlichen Natur, daß die Ansprüche bzgl. optimalen Arbeitsbedingungen unterschiedlich sind. Gerade die Kriterien Helligkeit und Sicht nach Außen sind stark von der Art der Tätigkeit, der Einrichtung im Raum und letztlich auch von der „Tagesform“ des Einzelnen abhängig. Aus dieser Erkenntnis heraus sollte Wert auf eine einfache individuelle Einflußnahme für einzelne Räume bzw. Fenster gelegt werden. Fortschrittliche Steuerungen unterstützen dies z.B. durch eindeutig funktionierende Bediengeräte oder durch eine Auswahl von voreingestellten Lichtszenen.
eingestellt in CyberLux: 10. November 2001