Autor
Günther Volz
Kurzfassung
Durch Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung und kann der Komfort am Arbeitsplatz in Gebäuden wesentlich verbessert und große Energieeinsparpotentiale ausgenutzt werden. Tageslichtnutzung wirkt sich übergreifend auf Sehleistung und visuelles Ambiente über Sonnenschutz und Blendschutz sowie die thermische Behaglichkeit aus. Blendung und schlechte Beleuchtung wird als eine der häufigsten Störquellen am Arbeitsplatz beklagt. Dabei begünstigen momentaner Strompreis, effizientere Lampen und neue Leuchten mit unübersehbarer Design-Vielfalt sogar Lösungen mit künstlicher Beleuchtung.
Mit den enormen Fortschritten in der Technologie von elektrischen Lampen und Leuchten in den 60er und 70er Jahren entwickelte sich eine Vorstellung, dass der Mensch sogar ohne Tageslicht und nur mit Technik bessere Umgebungsbedingungen schaffen könne. Die Gebäudenutzer fordern jedoch mehr Tageslicht für das Wohlbefinden in Räumen, in denen sie einen Großteil ihrer Arbeitszeit verbringen. Tageslicht wirkt stimulierend und ist im Vergleich zur künstlichen Beleuchtung wesentlich abwechslungsreicher. Die Veränderung des Tageslichtes gibt unserer Umgebung ein anderes Aussehen und rhythmisiert unseren Tagesablauf. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen den Zusammenhang zwischen gutem Licht, Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsbereitschaft.
Tageslichttechnik bietet mehr und besseres Licht mit weniger Strom. Auch der Energiehaushalt von Gebäuden wird stark von der Tageslichtnutzung beeinflußt. Tageslichtnutzung ist die edelste Form erneuerbarer Energie! Sie erlaubt den höchstmöglichen Wirkungsgrad von Solarenergie-Nutzung. Das läßt sich leicht bei einem Vergleich, z. B. mit Fotovoltaik, nachweisen. Die Herausforderung für Architekten und Ingenieure ist „nur“, diese „kostenlose“ Edelenergie auf Nutzflächen in der Raumtiefe weiterzulenken.
Beitrag
Einleitung
Durch Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung und kann der Komfort am Arbeitsplatz in Gebäuden wesentlich verbessert und große Energieeinsparpotentiale ausgenutzt werden. Tageslichtnutzung wirkt sich übergreifend auf Sehleistung und visuelles Ambiente über Sonnenschutz und Blendschutz sowie die thermische Behaglichkeit aus. Blendung und schlechte Beleuchtung wird als eine der häufigsten Störquellen am Arbeitsplatz beklagt. Dabei begünstigen momentaner Strompreis, effizientere Lampen und neue Leuchten mit unübersehbarer Design-Vielfalt sogar Lösungen mit künstlicher Beleuchtung.
Mit den enormen Fortschritten in der Technologie von elektrischen Lampen und Leuchten in den 60er und 70er Jahren entwickelte sich eine Vorstellung, dass der Mensch sogar ohne Tageslicht und nur mit Technik bessere Umgebungsbedingungen schaffen könne. Die Gebäudenutzer fordern jedoch mehr Tageslicht für das Wohlbefinden in Räumen, in denen sie einen Großteil ihrer Arbeitszeit verbringen. Tageslicht wirkt stimulierend und ist im Vergleich zur künstlichen Beleuchtung wesentlich abwechslungsreicher. Die Veränderung des Tageslichtes gibt unserer Umgebung ein anderes Aussehen und rhythmisiert unseren Tagesablauf. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen den Zusammenhang zwischen gutem Licht, Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsbereitschaft.
Tageslichttechnik bietet mehr und besseres Licht mit weniger Strom. Auch der Energiehaushalt von Gebäuden wird stark von der Tageslichtnutzung beeinflußt. Tageslichtnutzung ist die edelste Form erneuerbarer Energie! Sie erlaubt den höchstmöglichen Wirkungsgrad von Solarenergie-Nutzung. Das läßt sich leicht bei einem Vergleich, z. B. mit Fotovoltaik, nachweisen. Die Herausforderung für Architekten und Ingenieure ist „nur“, diese „kostenlose“ Edelenergie auf Nutzflächen in der Raumtiefe weiterzulenken.
Mit der Bildschirmarbeit kamen zusätzliche Anforderungen: Blendung und störende Reflexionen durch Tageslicht und künstliche Beleuchtung müssen vermieden werden. Daraus ergibt sich, dass am „helllichten Tag“ Jalousien geschlossen werden müssen. Dabei kann das reichliche Angebot an Tageslicht nicht ausgenutzt werden. Mit erhöhtem Energieaufwand muss künstlich beleuchtet werden. Die Anforderungen: Schutz vor Sonnenhitze, Blendschutz, hoher Tageslichtanteil und freie Sicht nach aussen werden heute immer noch selten in den meisten Büros gleichzeitig erfüllt.
Bei gesamtheitlicher Betrachtung und Planung zeigen sich gewerkeübergreifende Zusammenhänge zwischen Tageslichttechnik, Sonnenschutz, Blendschutz, Raumklima, künstlicher Beleuchtung sowie deren Auswirkungen auf thermische und visuelle Behaglichkeit.
Die Anforderungen an verbesserte Tageslichtnutzung im Gebäude berühren deshalb Architekten und fast alle Ingenieure in den verschiedenen Bereichen der technischen Gebäudeausrüstung, Lichttechniker und Bauphysiker. Notwendig ist, daß die mit verbesserter Tageslichtnutzungeinhergehenden Probleme wie Blendung, Wärmeeintrag usw. gewerkeübergreifend gelöst werden.
In bestehenden Normen und Richtlinien sind Mindestanforderungen an die lichttechnischen Kriterien definiert. Die wichtigsten davon zielen auf:
• erforderliche Beleuchtungsstärke mit mindestens 500 Lux bzw. 300 Lux bei tageslichtorientierten Arbeitsplätzen
• Begrenzung der Direkt- und Reflexblendung
• ausgewogene Leuchtdichte-Verteilung
• örtliche und zeitliche Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke
• angemessene Lichtfarbe und Farbwiedergabe
• Sichtverbindung nach aussen
Kompetente Lichtplaner berücksichtigen jedoch darüber hinaus weitere Qualitätskriterien für ein abgestimmtes Beleuchtungskonzept:
• die Beleuchtung soll eine flexible Nutzung bzw. Möblierung zulassen
• Beleuchtung soll sich unterschiedlichen Sehaufgaben anpassen können
• stärkere Beachtung ergonomischer Gesichtspunkte mit individueller und zonierter
Beleuchtung.
Ein effizientes, ganzheitliches Beleuchtungskonzept ergibt sich aus der Kombination, Integration und dem Zusammenwirken folgender Komponenten und Aspekte, wobei folgende Zielsetzungen für Lichtqualität und Energieeffizienz bestehen:
• Tageslichtnutzung:
Hohe Verfügbarkeit, d.h. Qualität und Quantität des natürlichen Tageslichts bei gleichzeitiger Erfüllung der Anforderungen an Sonnenschutz und Blendschutz• Farbgebung und Reflektionsgrad im Raum:
Harmonische Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld, Einfluß auf den „Raumwirkungsgrad“• Lichtgestaltung als Bezug zur Architektur, Lichtdesign als Beitrag und Unterstützung architektonischer Ziele und betrieblicher Funktionen
• Vorschaltgeräte, elektrische Betriebsgeräte für Steuerung und Regelung:
Geringe Verlustleistung, lampenschonend im Sinne einer Verlängerung der Lampenlebensdauer, geräuschfrei, für flimmerfreien Lampenbetrieb. Optimale Bedarfsanpassung an Tageslichtnutzung und Präsenz, unterschiedliche Nutzung,
Realisierung von Energieeinsparung durch Reduzierung der Vollbetriebszeit• Betrieb:
Erhalt der Gütekriterien der einzelnen Komponenten und somit Energieeffizienz der gesamten Anlage.
Ausgehend vom Fenster in der Wand oder Oberlicht in der Decke als einfachstem und verbreitetstem „Tageslichtsystem“ entwickelt die moderne Architektur Gebäude, die immer stärker von Fassaden mit großen Glasflächen geprägt sind. Neben dem Gewinn an Tageslicht stellt sich hierbei verschärft das Problem des Sonnenschutzes und Blendschutzes. Aufgrund der tages- und jahreszeitlichen Schwankungen in Helligkeit und Temperatur stellen sich zum Teil gegensätzliche Anforderungen an die Gebäudehülle, und somit muß sich das Tageslichtsystem der jeweiligen unterschiedlichen Situationen anpassen können. Folgende Anforderungen sollen von einem Tageslichtsystem erfüllt werden:
• Lichtlenkung, insbesondere zur Ausleuchtung der Raumtiefe und Reduzierung der Einschaltdauer der künstlichen Beleuchtung, Schaffung der visuellen Behaglichkeit und besseren Gleichmäßigkeit der Leuchtdichteverteilung
• Hitzeschutz und Reduzierung der Raumaufheizung im Sommer und dem damit erforderlichen Energieaufwand für Kühlung und Lüftung
• Blendschutz zur Erfüllung der Anforderungen insbesondere von Bildschirmarbeitsplätzen • Außenverbindung, Aufrechterhaltung des Sichtkontaktes nach außen, Transparenz, mit möglichst geringen Farbveränderungen des Tageslichts und damit Erhöhung der Nutzerakzeptanz des Tageslichtsystems
• Wärmeschutz zur Reduzierung der Wärmedurchgangskoeffizienten, Erzielung solarer Wärmegewinne im Winter, mit dem Ziel der Heizenergieeinsparung
• Anpassungsfähigkeit des Tageslichtsystems durch Regelmöglichkeiten und Anbindung an
Gebäudeautomation bzw. selbstregelnd.
Den gesamten illustrierten Beitrag können Sie hier als PDF-Datei einsehen.
© 2002 Dipl.Ing. (FH) Günther Volz