Autor
Ahmet Cakir
Kurzfassung
Lichtqualität ist ein recht vager Begriff. Genau genommen ist sie nicht definiert. In den kommenden Jahren wird nicht nur der Zwang auf die Lichtplaner zu kommen, Energie effizient einsetzen zu müssen, sondern sie, und mit ihnen die Bauherren und Architekten, werden sich mit einer neuen Beleuchtungsnorm (EN 12464) auseinandersetzen müssen, die die Lichtqualität noch weniger definiert als die Norm DIN 5035-1, die sie ersetzen soll.
Während Lampenentwickler stolz darauf sind, dass sie die Lichtausbeute ihrer Lampen ständig gesteigert haben, ist die Lichterzeugung in den Augen der Energiesparer die reinste Verschwendung. Die in elektrische Energie umgewandelte Primärenergie wird nur zu 2,5 % in sichtbares Licht umgewandelt. Wenn sich diese nicht nur mit dem physikalischen Prozess der Lichterzeugung beschäftigen würden, sondern mit der Beleuchtungspraxis für Arbeitsstätten, das Konzept der Allgemeinbeleuchtung, sähe die Bilanz der Lichtanwendung sehr viel dunkler aus. Die kommende Norm EN 12464 kann diese Bilanz noch weiter verschlechtern, weil die Beleuchtungsstärken pauschal um 25 % heraufgesetzt werden sollen. In einigen, nicht unwesentlichen Fällen wie Büros, wird die Steigerung noch höher ausfallen.
Es tut not, dass man die Lichtqualität sauber definiert, um den dafür erforderlichen Energieaufwand rechtfertigen zu können.
Beitrag
In Deutschland fanden in den letzten zwei Jahren einschneidende Veränderungen in der Normung der Beleuchtung und in der rechtlichen Bedeutung der Normen für Beleuchtung statt. So wurde der wichtigste Teil der Normen (DIN 5035-1) zurückgezogen. Künftige Normen dürfen keine Anforderungen enthalten, die dem Arbeitsschutz dienen sollen. Diesbezügliche Bestimmungen sind dem Staat vorbehalten. Und beim Arbeitsministerium wurde beschlossen, dass die Arbeitsstättenverordnung und die Richtlinien hierzu überarbeitet werden, wobei die Bezüge zu Normen gestrichen werden. In den nächsten Jahren kann es mit einiger Sicherheit zu Vorschriften zum Energiesparen bei der Beleuchtung kommen. Zeit, um sich Gedanken zu machen, wie man sparen kann, ohne gleich Qualität zu opfern. Die generelle Marschrichtung hat die Agenda 21 vorgegeben, wonach das Photon das Elektron als Technologieträger im 21. Jahrhundert überflügeln soll, so auch das Photon des Sonnenlichts das Elektron, das die Lampen zum Leuchten bringt.
Wenn komplexe Probleme, die eine sachgerechte Abwägung von Einzelfaktoren und deren gegenseitigen Abhängigkeiten erfordern, durch eine Vielzahl von trivialen Einzellösungen behandelt werden, ist der Weg zu Fehllösungen nicht weit. So hat sich z.B. während der ersten Energiekrise der 1970er Jahre gezeigt, dass das Bemühen um Energieeinsparung auch in einer tödlichen Falle enden kann, wenn man hierzu Aufenthaltsräume von der natürlichen Luftzufuhr weitgehend abschneidet. Während dies im Einzelfall bei Privatpersonen vorgekommen ist, die ihren Sparwillen mit dem Leben bezahlt haben, haben ähnliche Bemühungen US-amerikanischer Betriebe zur Entstehung des Mythos „sick building syndrome“ als weit verbreitete Erscheinung geführt. Wenn man die Vorgeschichte dieser Gesundheitsstörungen genau unter die Lupe nimmt, findet man schnell heraus, dass die schlagkräftigsten Argumente aus Untersuchungen an Gebäuden stammen, bei denen die Außenluftrate der Klimaanlagen praktisch auf Null reduziert worden sind. Der Irrtum kam zustande, weil man gedacht hat, dass die Filter der Anlagen die Luft hinreichend reinigen und ihr die erforderliche Qualität geben würden, was nicht zutraf. Was Klimatechniker unter Luftqualität verstanden haben, war eben nicht das, was sich Menschen darunter vorstellen.
Einem ähnlichen Irrtum kann man unterliegen, wenn man bei der Beleuchtung unbedacht Energie zu sparen versucht. Das Aufdecken der dadurch erzeugten Probleme kann allerdings viel länger dauern als bei der Luftqualität, da „schlechtes“ Licht bekanntlich nicht stinkt wie abgestandene Luft. Dass arbeitende Menschen darunter weniger leiden würden, kann man allerdings nicht behaupten. Auch wenn man gar nicht versucht, an der Beleuchtung zu sparen, sondern nur der Wärmeschutzverordnung genügen will, wird die visuelle Umwelt erheblich in Mitleidenschaft gezogen, weil die sog. Wärmeschutzgläser das natürliche Licht erheblich verändern und vor allem reduzieren. Daher lohnt sich die Beschäftigung mit diesem Sachverhalt für jeden, der intelligent Energie sparen, aber hierbei die Qualität der Arbeitsräume nicht aus dem Auge verlieren möchte.
Lichtqualität und Energieaufwand
Dass zwei Kerzen mehr Licht spenden als eine und dafür doppelt so viel Material verbrauchen, kann sich jeder Mensch leicht vorstellen. Hingegen können nicht einmal alle Fachleute eine Vorstellung von der Brisanz der Frage „Lichtqualität“ gegen „Energieaufwand“ entwickeln, obwohl just diese Problematik die gesamte Entwicklung der Lichttechnik nicht nur begleitet, sondern erheblich vorbestimmt hat. Die „Wirtschaftlichkeit“ der Beleuchtung bzw. was man darunter verstehen wollte, bildete bereits bei der ersten Deutschen Norm zur Beleuchtung im Jahre 1935 eine wichtige Zielsetzung: „Die künstliche Beleuchtung von Innenräumen muß den Forderungen der Gesundheit und Schönheit entsprechen, dabei zweckmäßig und wirtschaftlich sein.” Punktum! Sie blieb bedeutsam, bis sich ein europäischer Normenausschuss entschloss, eine Beleuchtungsnorm zu entwickeln, die die Wirtschaftlichkeit nicht mehr behandelt. Diese (EN 12464) wird zwar die inzwischen zurückgezogene Norm DIN 5035 ersetzen, aber eben nicht vollwertig.
Die hier behandelte Frage ist auch den „lichttechnischen Laien“ keinesfalls fremd. So hat sich die angeblich so „wirtschaftliche“ Leuchtstofflampe mehrere Jahrzehnte lang kein Terrain in Wohnräumen erobern können. Sie musste der Glühlampe den Vortritt lassen, die ein warmes Licht abgibt, das man in kälteren Ländern in Wohnräumen oder Kirchen u.ä. subjektiv bevorzugt. Erst in der Gestalt der „Energiesparlampe“ ist ihr ein teilweise fragwürdiger Einsteig in die privaten Gemächer gelungen. Die „Linestra“-Lampe, die bereits vor 30 Jahren wegen zu großen Energieaufwands für die Lichterzeugung aus dem Verkehr gezogen werden sollte, schmückt immer noch unsere Badestuben, weil man unter deren Licht viel angenehmer ausschaut als unter dem grellen Licht der „Neonlampe“. Dass man das letztere nicht grundsätzlich meidet, sieht man daran, dass z.B. Aquarien fast immer mit solchen Lampen beleuchtet werden – Energie sparend, langlebig und mit dem Pflanzen gerechten Spektrum.
Es gibt noch ein untrügliches Zeugnis dafür, dass sich die Allgemeinheit mit der Frage der Wirtschaftlichkeit der Beleuchtung befasst: Die Sage von der Erfindung der ewig brennenden Lampe, die ein Lampenfabrikant aufgekauft haben soll, auf dass sie niemals gebaut werde. Während die ähnliche Geschichte von Nylonstrümpfen, die nie Laufmaschen bekommen und deswegen nie mehr hergestellt werden, wahr ist, hat man die ewig brennende Lampe seit Jahrzehnten kaufen können. Leider hat sie einen solch niedrigen Wirkungsgrad, dass sie eher als Ofen wirkt denn als Lichtquelle.
Der wahre Kern der Sage bildet allerdings den Anlass zu diesem Artikel: Die (vorgebliche) Optimierung der Glühlampe durch Experten, die nie genannt werden, und nach einer Formel, nach der man in der Literatur sehr lange, aber erfolglos, suchen darf. Alle Studenten der Lichttechnik lernen, dass die „Allgebrauchsglühlampe“ auf eine Lebensdauer von 1.000 Stunden optimiert worden sei, weil dies die beste Wirtschaftlichkeit zwischen Lampenkosten und Energiekosten ergäbe. In anderen Ländern mit einer anderen Relation zwischen Energiekosten und Produktionskosten für Lampen würde anders optimiert werden. Da diese Geschichte seit mehr als einem halben Jahrhundert unverändert erzählt wird, ohne dass ihr Wahrheitsgehalt zunimmt, tut man gut daran, sie unter die Lupe zu nehmen. Die Wahrheit ist, dass Lampen weltweit von einer winzigen Zahl von Tochterfirmen von Konzernen wie GE oder Siemens hergestellt werden, deren Kerngeschäft sehr eng mit der Erzeugung von elektrischer Energie zusammen hängt. Sie wachen sorgfältig darüber, dass die Zahl von Lampenherstellern abnimmt und nicht etwa steigt. So wurden Lampenfirmen, die von dem „Eisernen Vorhang“ geschützt wurden, nach dessen Fall schnellstens von den vorhandenen Strukturen aufgesogen. Dass Akteure aus derart weltweit verflochtenen Konglomeraten Einzelprodukte im Sinne des Gemeinwohls optimieren, wird etwa so wahr sein wie die Mär von der ewig brennenden Lampe – etwas stimmt daran schon, aber nur etwas!
In Wirklichkeit bestimmen einige wenige physikalische Gesetze die Menge und Beschaffenheit des Lichts, dass man aus einer vorgegebenen Menge elektrischer Energie erzeugen kann. Ob das so erzeugte Licht die vom Menschen geforderte „Qualität“ aufweist, hängt mit der Empfindlichkeitsfunktion des Auges für elektromagnetische Strahlung zusammen. Wie die Strahlung einer Lampe beschaffen ist, bestimmen Physiker aus den Entwicklungslabors der Lampenhersteller. Ansonsten bestimmt einige Handvoll Experten weltweit, wie Beleuchtung, Licht und deren Wirtschaftlichkeit bewertet werden. Und sie haben dafür gesorgt, dass Menschen beim Wort „Beleuchtung“ fast immer an die künstliche Beleuchtung denken. Sogar der deutsche Gesetzgeber hat seine Vorschriften zur Beleuchtung von Arbeitsstätten auf diese beschränkt. Hingegen wird das draußen kostenlos verfügbare Sonnenlicht nicht als Beleuchtung behandelt und tauchte folgerichtig bis in die jüngste Zeit in Wirtschaftlichkeitsberechnungen für „Beleuchtung“ nicht auf.
Für Fachleute, die ihre Betrachtungen auf den Energieverbrauch konzentrieren, stellen auch die wirtschaftlichsten Lampen „Energiefresser“ dar. Wer sich mit der Beschaffenheit des erzeugten Lichts befasst und eine bestimmte „Qualität“ realisieren möchte, muss sich mit Lampen befassen, die für eine bestimmte Menge Licht sehr unterschiedliche Quantitäten an Energie verbrauchen, die sich etwa um den Faktor 10 unterscheiden. Da ca. 40 % der in einem Bürohaus verbrauchten elektrischen Energie (bzw. 10-20% der Gesamtenergie) für die Beleuchtung aufgewendet wird und mehr als 50% der Arbeitnehmer in Deutschland in Büros arbeiten, handelt es sich bei dem hier behandelten Problem mit Sicherheit nicht um eine Marginalie. Wenn man die Gesamtenergiebilanz der Umwandlung von Primärenergie zu Licht vor Augen hält, wobei nur 2,5 % der aufgewendeten Energie in Licht umgewandelt wird, kann man sich die Bedeutung des sinnvollen Umgangs mit dieser kostbarsten Form der Energie in etwa vorstellen.
Bild 1 Energiebilanz der Beleuchtung nach F.O. Müller (1997). Die in elektrische Energie umgewandelte Primärenergie wird nur zu 2,5 % in sichtbares Licht umgewandelt.
Licht ist nicht gleich Licht
Licht als sichtbare Strahlung lässt sich zum einen durch sein Spektrum charakterisieren und zum anderen durch die „Abfallprodukte“ der Lichterzeugung wie Infrarot- und Ultraviolett-Strahlung. Diese gehören in der Natur selbstverständlich zusammen und wirken sich auf den Menschen auf eine bestimmte Art und Weise aus, auf die sein Organismus aufgrund der Entwicklungsgeschichte eingestellt ist. Künstliche Lichtquellen, die für Beleuchtungszwecke eingesetzt werden, weichen vom natürlichen Licht mehr oder weniger stark ab. Sie reichen von Lichtquellen mit praktisch einer einzigen Wellenlänge (Laser) bis hin zu solchen, die von UV-Strahlung bis Infrarot-Strahlung alle sichtbaren Wellenlängen und die benachbarten Spektren erzeugen. Wie sie dabei mit Energie umgehen und welchen Nutzen dabei entfalten, ist eine Kunst für sich, deren Kenner sich ungern in die Karten sehen lassen. Denn keine Lichtquelle vereint nur positive Eigenschaften auf sich, ganz im Gegenteil, jedes Licht hat seine dunkle Seite. So erzeugt z.B. die wohl angenehmste elektrische Lichtquelle, die Glühlampe, soviel Wärmestrahlung, dass man mit ihr nur relativ geringe Beleuchtungsstärken erzeugen kann. Dort, wo man höhere braucht, z.B. beim Theater oder bei Filmaufnahmen, mussten sich ganze Generationen von Berühmtheiten einer Tortur unterziehen. Und die aus energetischer Sicht wohl günstigste technische Lichtquelle, die Natriumdampfniederdrucklampe, strahlt ein Licht aus, unter dem jeder Mensch einem Gespenst ähnlich sieht. Von den schönen Farben seiner Umgebung kann er selbst nur eine einzige sehen – eine trostlose Umwelt!
Während man die hier angeführten Extreme leicht erkennen würde, nimmt kaum jemand wahr, dass unsere visuelle Umwelt durch Fremde nach (deren) Belieben manipuliert wird. Nicht etwa heimlich und versteckt, sondern nicht selten nach Veröffentlichung relevanter Fakten. So werden Lampenspektren seit Jahrzehnten ebenso wie Farbwiedergabeeigenschaften des Lichts der jeweiligen Lampe veröffentlicht. Dennoch glauben selbst solche Büroorganisatoren, die Farben ihrer Büroeinrichtung sorgfältig aussuchen, dass z.B. Energiesparlampen Energie sparen, d.h., die gleiche Lichtqualität mit einem geringeren Energieverbrauch realisieren. In Wirklichkeit verhunzen sie nicht selten die Umwelt infolge miserabler Farbwiedergabeeigenschaften, die Folge von Energiesparbemühungen sind. Leider geht ein verbessertes Spektrum immer mit einer Verschlechterung der Lichtausbeute der Lampen einher.
Bild 2 Energieverteilung des Lichts einer üblichen „Energie-Sparlampe“ (links) und einer „Deluxe-Lampe“ mit aufgefülltem Spektrum. Das links dargestellte Spektrum gibt Farben schlecht wieder, da das Licht stark grün und gelb abgestrahlt wird. Rot fehlt weitgehend.
Energie sparen – ein vergebliches Mühen? Dies uneingeschränkt zu bejahen wäre ebenso unsinnig wie die Behauptung, man könne mit Dreibandenlampen und Energiesparlampen als Ersatz für Glühlampen 75% und mehr Energie sparen. Man kann, vorausgesetzt, dass Farbwiedergabe keine Rolle spielt. Ansonsten muss man zuweilen doppelt so viel Energie für die gleiche Quantität Licht einsetzen. Es kommt darauf an …
Versuche Lichtqualität zu definieren
Stiller Abschied von Gütekriterien für Beleuchtung
Immer wenn eine Frage mit „Es kommt darauf an …“ beantwortet werden kann, spielt die Qualität die Hauptrolle. So auch bei Licht. Qualität ist Eignung für den Zweck, auch und gerade bei Licht. Was Lichtqualität sein sollte, hatte man in Deutschland seit dem Jahr 1935 sogar genormt. Die Qualitätsmaßstäbe hießen „Gütekriterien“ und wurden – mehr oder weniger erfolgreich – befolgt. Sie wurden im Jahre 2002 vollkommen unbemerkt von der Öffentlichkeit abgeschafft, weil die deutsche Norm, die diese beschrieb, DIN 5035-1, jüngst zurückgezogen wurde. Sie soll durch eine europäische Norm ersetzt werden, EN 12665, die keine Gütekriterien mehr kennt. Es gilt nunmehr grundsätzlich „Für die Umsetzung einer guten Beleuchtung sind zusätzlich zur erforderlichen Beleuchtungsstärke weitere quantitative und qualitative Gütemerkmale zu berücksichtigen.“ D.h., der Lichtplaner muss sich zuerst um die Beleuchtungsstärke kümmern, die in der neuen Norm 15 Seiten lang aufgelistet werden. Wie man andere Gütemerkmale berücksichtigen soll, wird hingegen recht diffus dargestellt. Diese werden nicht einmal als solche bezeichnet, sondern als „Hauptmerkmale für die Bestimmung des Lichtklimas“ genannt.
Ob dies einen realen Verlust für die Praxis bedeutet, wird man noch sehen. Denn auch der Vorgänger hat in der täglichen Praxis kaum mehr bewirken können, als dass der Lichtplaner Beleuchtungsstärken berechnet, die eventuell von der Gewerbeaufsicht geprüft werden. Somit beschränkt sich die Lichtqualität weitgehend auf die Einhaltung der Beleuchtungsstärke, worunter fast immer die Intensität des von oben fallenden und in der Tischebene gemessenen Lichts gemeint ist. Sie soll – aus nicht genannten und nicht erklärten Gründen – möglichst gleichmäßig über den ganzen Raum verteilt werden, weil man seit etwa 80 Jahren die Allgemeinbeleuchtung von Arbeitsräumen propagiert und seit 1972 als die zu bevorzugende Art der Beleuchtung genormt hat.
Daneben wirken sich folgende Faktoren auf die Lichtqualität aus: Blendungsbegrenzung, sofern die richtigen Leuchten in richtiger Anordnung gewählt werden, und Wahl der Lichtfarbe und der Farbwiedergabe nach Maßgabe der Norm DIN 5035-2. Diese wird durch die Europäische Norm EN 12464 ersetzt, für die sich die lichttechnische Industrie wohl aus einem ganz bestimmten Grund erwärmt: Für die meisten Arbeitsplätze bleibt die Zahl für die Beleuchtungsstärke erhalten, so z.B. 500 lx für das Büro, aber die Bedeutung so geändert, dass faktisch eine Erhöhung um mindestens 25%, in der Regel aber mehr, für die gleiche Sehaufgabe herauskommt. Ohne Zweifel eine beispiellose Methode, ein Qualitätskriterium für mehr als 30 Millionen Arbeitsplätze erheblich zu verändern.
Lichtqualität in den Augen von Fachleuten
Was gute Architekten von dieser Art Lichtqualität halten, hat Meinhard von Gerkan in seinem Artikel „Die Gestaltkraft des Lichts in der Architektur“ recht drastisch ausgedrückt: „Als wir begannen, Architektur zu entwerfen und größere Bauten zu realisieren, war uns nicht bewusst, dass die Gestaltung mit künstlichem Licht vornehmlich eine konzeptionelle Frage und keine technische ist. … Ansonsten vertrauten wir den Ingenieuren – zumeist Elektrotechnikern – mit ihren Berechnungen. Diese beschränkten sich – und tun dies auch heute noch – darauf, geforderte Luxzahlen rechnerisch nachzuweisen und dementsprechend Lichtquellen zu verteilen.“ Er könnte allerdings falsch liegen, wenn die Forderungen nach „Luxzahlen“ wohl begründet wären. Davon gehen nicht nur Laien aus. Man glaubt allgemein, in Normen und Vorschriften könnten keine unbegründeten Forderungen stehen. Und man irrt sich. Die Beleuchtungsstärken in den Normen wurden nicht etwa durch wissenschaftliche Untersuchungen bestimmt, sondern in Ausschüssen ausgehandelt.
Die Prüfung von Gerkan ist folgendermaßen ausgefallen: „Für sie gab und gibt es überwiegend nur zwei Kriterien: Die Ausbeute der Lichtmenge gemessen in Lichtstärke und den Aufwand im Verbrauch gemessen in elektrischer Energie. Wir hatten sehr schnell gelernt, dass die Beschränkung auf diese beiden Parameter für die Gestaltung der Architektur und die Erzeugung von Raumstimmung die kurzsichtigsten, um nicht zu sagen unsinnigsten Messgrößen darstellen.“ Der Architekt hat zwar nicht verraten, wie er zu diesem Urteil gekommen ist. Tatkräftiger Unterstützung kann er von Fachleuten unterschiedlichster Disziplinen kann er aber gewiss sein, sogar von solchen aus der Lichttechnik. So hat Walter Bodmann, Laborleiter bei Philips und später Professor für Lichttechnik an der Universität Karlsruhe, bereits im Jahre 1960 (!) experimentell festgestellt, dass für Büroaufgaben eine Beleuchtungsstärke von 50 lx völlig ausreiche. Die Menschen brauchten eine helle anregende Umgebung. Ob man mit 500 lx oder 1.000 lx in der Horizontalen (Tischebene) eine helle und anregende Umgebung schafft? Nicht nur nach Meinung von David Loe, der sich 35 Jahre später mit Lichtqualität und Energieeffizienz von Beleuchtung auseinandergesetzt hat, ist dies ein vergebliches Bemühen, da Menschen ihre umbaute Umwelt nach zwei Kriterien beurteilen, „visual lightness“, also subjektive Helligkeit, und „visual interest“. Der erste Faktor wird von der Helligkeit von vertikalen Flächen bestimmt, die mit den geforderten Beleuchtungsstärken nur wenig gemein hat. „Visual interest“ , d.h. die subjektive Attraktivität der Umwelt, wird nicht etwa durch die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke gefördert, sondern von deren Ungleichmäßigkeit.
Was von Gerkan, Bodmann und Loe im Laufe der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts herausgefunden haben, hätten sie sinngemäss auch in einer der meist zitierten Publikationen der Lichttechnik vom Augenmediziner Weston lesen können: „Unterschiedliche Helligkeitsverteilungen, unterschiedliche Helligkeitsniveaus gelten als ermüdend und einschläfernd. Um dies zu vermeiden, unterdrückt man visuell stimulierende Veränderungen in der Umgebung. Aber Veränderung ist sogar mehr als die Würze des Lebens, sie ist die unverzichtbare Bedingung bewussten Lebens.” Geschrieben wurden diese Sätze im Jahre 1954 gefolgt vom folgenden Urteil, das auch für die heutige Lichttechnik gelten könnte: „Es gibt eine inhärente Eigenschaft der modernen künstlichen Beleuchtung, die nicht anstrebenswert ist. Das ist ihre Konstanz – eine viel gelobte Eigenschaft, von der behauptet wird, sie begründe die Überlegenheit der künstlichen Beleuchtung gegenüber der wechselhaften natürlichen Beleuchtung. Jedoch, auch wenn Konstanthaltung von Bedingungen für einige kritische Sehaufgaben anstrebenswert ist, Konstanz ist eine nervtötende und abstumpfende Eigenschaft der künstlichen Beleuchtung.” (Übersetzung durch den Autor)
Lichtqualität aus heutiger Sicht
- Veränderlichkeit und Dynamik statt Konstanz
- Stimulierende Ungleichmäßigkeit anstelle gleichmäßiger Verteilung des Lichts
- Beleuchtung vertikal orientierter (Raum)Flächen statt der horizontalen Arbeitsebene
- Sehr gute Farbwiedergabe und ausgewogenes Spektrum statt eingeschränkter Farbwiedergabeeigenschaften
- Gute Kontrastwiedergabe
Die Ableitung und Begründung dieser Kriterien haben die Autoren Cakir, Kischkoweit-Lopin und Schultz in der Studie „Tageslicht nutzen“ aus ergonomischer, technischer und architektonischer Sicht vorgenommen. Wie in dieser Studie aus medizinischen Quellen abgeleitet, spielt die Lichtqualität nicht nur für das Wohlbefinden des Menschen eine ausschlaggebende Rolle, sondern auch für seine Gesundheit.
Wenn man heute von Lichtqualität spricht, sollte man drei unterschiedliche Aspekte ihrer jeweiligen Bedeutung entsprechend berücksichtigen:
- “sehrelevante”,
- “gesundheitsbezogene” und
- “raumbezogene”
Lichtqualität in der Realität deutscher Büros
Und das Energiesparen?
Die allgemein gültige Vorstellung, dass eine höhere Qualität meist mit einem höheren Aufwand, sprich Kosten, verbunden ist, gilt für die Beleuchtung nicht bzw. nur punktuell. Hinsichtlich der Bürobeleuchtung ist man heute sogar in der glücklichen Lage, mit einer aus Sicht der Mitarbeiter verbesserten Beleuchtung oft auch noch Energie und Kosten sparen zu können.
Die wahrscheinlich beste und intelligenteste Methode der Energieeinsparung besteht sicherlich in der Nutzung des Tageslichts wo und wann verfügbar. In dem Forschungsbericht „Tageslicht nutzen“ wurde nachgewiesen, dass eine solche Einsparung nicht etwa mit einer Minderung der Lichtqualität einhergeht, sondern eher zu einer erheblichen Verbesserung aus der Sicht der Mitarbeiter führt. Selbst in technischen Maßstäben wie Farbwiedergabe oder Kontrastwiedergabe gemessen, ist das Tageslicht dem Kunstlicht weit überlegen. Die Belastung durch Wärmestrahlung, die bei fast jeder Beleuchtung entsteht, ist bei Tageslicht sehr viel geringer, weil technische Lichtquellen in ihrer Strahlung einen relativ hohen Anteil an Infrarot enthalten. In welchem Maße man durch verbesserte Tageslichtnutzung Energie sparen kann, wird in der Literatur unterschiedlich angegeben. Hier sei auf verschiedene Forschungsprojekte in Deutschland und aus dem Bereich der EU-Forschungsförderung verwiesen.
Eine Vorstellung von der Größenordnung der Einsparung kann man mit Hilfe von Daten aus einem Projekt der AG Solar entwickeln, die Teil der Landesinitiative Zukunftsenergien NRW ist. Bei dem genannten Projekt (Förderkennzeichen 253 12996, Quelle Prof. Dr. Jörg Gutjahr) wurde mit Hilfe von Licht lenkenden Oberlichtern (obere Fenster) und von Nordlichtlenkung folgende Einsparungen erzielt:
Tabelle 1 : Beleuchtungsstromverbrauch im Monat bzw. Vierteljahr, Angaben in kWh (Quelle Prof. Dr. Jörg Gutjahr)
Noch größere Einsparungen als hier gezeigt sind realistisch, wenn man frühere Gebäude, die man gerne als „black box“ gebaut hat, mit Oberlichtern versehen kann. Je nach Arbeitszeit und Größe der Tageslichtöffnungen kann man bis zu 90% der Jahresarbeitszeit „autonom“, d.h. ohne künstliche Beleuchtung arbeiten.
So imponierend die Tageslichtnutzung in solchen Berechnungen auch ausfallen mag, man wird dadurch die künstliche Beleuchtung nicht ersetzen können. In einem dicht besiedelten Land wie Deutschland wird es immer mehr Lebensbereiche geben, die auch bei Tage künstliche Beleuchtung benötigen werden. Daher liegt die Zukunft eher in einer integrierten Nutzung von Kunst- und Tageslicht. Eine Demonstration einer solchen Zukunftsvision im wahrsten Sinne des Wortes „integriert“ wurde in dem EU-Projekt ARTHELIO realisiert, indem ein Lichtrohr das Licht durch Gebäude führt und auch in Räume bringt, die weder Fenster noch Oberlichter besitzen. Das Licht kann hierbei sowohl von der Sonne als auch von einer Lampe stammen.
Mit weitaus einfacheren Mitteln, z.B. mit in Leuchten integrierten Lichtmanagementsystemen, lässt sich eine Energieeinsparung von 60% bei einem vorgegebenen Tageslichtquotienten von 2% erzielen. Zu dieser Ersparnis muss in einer Energiebilanz eines Büroraums der verringerte Aufwand für Klimatisierung und für die Lampenherstellung addiert werden. In der Kostenaufstellung schlagen verringerte Lampen- und Wartungskosten zu Buche.
Mittlerweile existiert eine große Zahl von Ideen und realisierten bzw. realisierbaren Lösungen für eine Integration von Tageslicht und Kunstlicht. Leider stimmt die Intensität, mit der für ein Konzept geworben wird bzw. ein Lösungsweg mit öffentlichen Mitteln gefördert wird, nicht immer mit dem erzielbaren Nutzen überein. So bevorzugt z.B. die Politik zuweilen große Vorzeigeobjekte wie das Überschallflugzeug oder den Supercomputer, die kurz nach ihrer Realisierung zu musealen Objekten werden, während sich einst kaum beachtete Systeme wie der PC als Revolution entpuppen. Ähnlich ergeht es Oberlichtern und Lichtkuppeln, die seit Jahrhunderten zur Architektur gehören und z.B. die Industrierevolution überhaupt ermöglicht haben. Als „low-tech“ geben sie weder den Stoff für Wissenschaftsmagazine her noch für Forschungsprogramme, mit denen die Förderer für sich werben. Dennoch können sie viele „high-tech“-Lösungen sowohl in Kostenrelationen als auch im Nutzen um Längen schlagen. Bauherren für neue oder zu erneuernde Gebäude tun daher gut daran, sich an Energiebilanzen (für Licht, Luft und Wärme), Wirtschaftlichkeitsberechnungen (für Energie, Technik und Wartung) und Nutzen für die Benutzer zu orientieren.
Um allen Beteiligten und Betroffenen diesbezügliche Entscheidungen zu erleichtern, gibt der Verein Deutscher Ingenieure (VDI-Gesellschaft Technische Gebäudeausrüstung) die Richtlinie VDI 6011 „Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung“ heraus. Im Juli 2002 ist der Teil 1 der Richtlinie über Grundlagen erschienen, die sich vornehmlich mit Fassaden bezogenen Techniken beschäftigen. Der Teil 2 für Oberlichter befindet sich in Bearbeitung.
Die Richtlinie ist in der Lichttechnik nicht gerade mit Begeisterung aufgenommen worden, die sich traditionell eher mit künstlicher Beleuchtung beschäftigt. Die Idee, Energie bei sonst gleicher Lichtqualität zu sparen, hat sich offensichtlich auch bei ihrer jüngsten Norm (EN 12464) nicht erkennbar niedergeschlagen. Eher das Gegenteil ist der Fall. So wurde, wie bereits erwähnt, dort der Begriff „Nennbeleuchtungsstärke“ durch die „Wartungsbeleuchtungsstärke“ ersetzt, ohne die „Luxzahlen“ zu ändern. Zudem gelten für manche Arbeitsplätze (z.B. solche, an denen geraucht wird) höhere Wartungsfaktoren. In der Summe ergeben sich daraus Erhöhungen von mindestens 25%, unter bestimmten Voraussetzungen sogar über 50%. Eine erstaunliche Entwicklung, hat man doch immer behauptet, die geforderten Beleuchtungsstärken seien durch Studien begründet.
Die Norm gäbe theoretisch die Möglichkeit her, mit weniger Energie auszukommen, da sie nicht mehr eine Allgemeinbeleuchtung fordert. Vielmehr gelten ihre Werte für einen sog. „Arbeitsbereich“, die Umgebung darf eine Stufe dunkler sein. Da der Arbeitsbereich aber nicht definiert ist, ist ihre Form und Größe für beliebige Interpretationen offen. Wenn man es schafft, die jetzt propagierte Größe durchzusetzen, wird es wahrscheinlich zu einem Mehraufwand an Energie kommen. Ob sich die Menschen über die neue „Lichtqualität“ freuen werden, wo sie doch die künstliche Beleuchtung ihrer Arbeitsplätze schon jetzt zu hell finden?
Bild 5 Bewertungsflächen für die Beleuchtungsstärke in einem Kombibüro. Bislang misst die Gewerbeaufsicht auf der gelben Fläche in der Mitte des Schreibtisches. Künftig soll der gesamte rot umrandete Bereich gleichmäßig und mit mindestens 25% mehr Beleuchtungsstärke beleuchtet werden.
© 2002 Dr.-Ing. Ahmet E. Cakir