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Licht und Lebensqualität

Energieoptimierte Beleuchtung bei gleichzeitiger Verbesserung der Lebensqualität durch Nutzung von Tageslicht und neuer Lampen- und Vorschalttechnik: Das Forschungsprojekt des Fachgebiets Lichttechnik an der TU Berlin untersuchte Parameter, Effizienz und Auswirkungen unterschiedlicher Beleuchtungsszenarien und Objekte. Als Ergebnis zeichnete sich ein erheblicher Sanierungsbedarf bei Gebäuden älteren Baujahrs ab. Im Rahmen der Studie der TU Berlin, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, konnten verschiedene Handlungsoptionen hinsichtlich ihres Einsparpotentials eingeordnet werden.

Verschiedene Messaufbauten des Fachgebiets Lichttechnik der TU Berlin; Alle Foto und Grafiken: Fachgebiet Lichttechnik, TU Berlin / Bauphysik, 34. Jahrgang, 3. Ausgabe, Juni 2012

Die Energieeinsparverordnung stellt Forderungen an den Energieverbrauch von Gebäuden. Dem gegenüber steht der berechtigte Anspruch auf eine ausreichende und angemessene Helligkeit am Arbeitsplatz, in Schulen und Wohnungen. Die Versorgung mit natürlichem und künstlichem Licht ist eine wichtige Grundlage für Wohlbefinden und unerlässlich beim Arbeiten und Lernen. Wie beide Forderungen vereinbar sind und in welchem Umfang Widersprüche bestehen und behoben werden können, untersuchten nun Beteiligte des Projekts.

In einem ersten Schritt wurden energetische und lichttechnische Kennzahlen von Tageslichtbauteilen ermittelt, die als Grundlage für nachfolgende Versuche dienten. Danach stand die Beleuchtung von Innenräumen in unterschiedlichen Klimazonen im Mittelpunkt. Im dritten Teil wurden zwei Systeme für die Beleuchtungskontrolle privater Lebensräume verglichen. Ein weiterer Abschnitt behandelte in Zusammenarbeit mit der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Charite Berlin Energieeinspareffekte und Verbesserung der Lebensqualität durch optimierte Beleuchtung in Pflegeheimen. Über ein Jahr lang wurde die jeweilige Beleuchtungssituation erfasst und mit gleichzeitig von der Charite aufgezeichneten Aktivitätsmustern verglichen. Als Kriterien für den Einsatz von unterschiedlichen Lichtfarben dienten die Bewältigung von Sehaufgaben und die Melatoninsuppression. Im abschließenden Teilprojekt wurden gemeinsam mit Architekten und Ingenieuren des Planungsbüros IBUS energetische und gesundheitliche Aspekte der Beleuchtung bei der Schulsanierung untersucht. Schulen älteren Baujahrs beschäftigen Fachleute, Politik und Planer in vielerlei Hinsicht. Neben brandschutztechnischen Defiziten werden zunehmend Faktoren wie Akustik und Beleuchtung thematisiert, die bislang nicht ausreichend definiert wurden und lange Zeit zu unrecht hinten angestellt wurden. Schwierige Aufgaben erfordern mehr Licht als weniger anspruchsvolle Tätigkeiten. Zudem fördert eine schlechte Beleuchtungssituation schnellere Ermüdung. Es ist daher unerlässlich neben Schulsystemen und Lehrplänen auch Räume und Gebäude unter die Lupe zu nehmen, in denen gelehrt und gelernt wird. Dazu wurden in einer Musterschule Raumpaare mit jeweils gleichen Eigenschaften mit unterschiedlichen Leuchten ausgestattet.

Energiebedarf des Bestandsgebäudes, des Referenzgebäudes und der Neuplanung
Anteil der Maßnahmen zur Effizienzsteigerung am Gesamtpotenzial der derzeitigen Neuplanung gegenüber der Bestandsanlage, bei Berücksichtigung der Tafelbeleuchtung

Folgende Ergebnisse wurden für die verschiedenen Teilgruppen erarbeitet: Bezüglich Wohlbefinden und Helligkeitsempfinden ist bei Senioren im Allgemeinen die Akzeptanz für warmweißes Licht in ausreichender Stärke höher. Kaltweiße Beleuchtung begünstigt Blendempfindlichkeit. Ein Vorteil der kaltweißen Lichtfarbe hinsichtlich des Wachzustands wurde nicht bestätigt. Lediglich für das Lesen kleingedruckter Texte sprach sich eine Mehrheit der Probanden für diese Beleuchtung aus. Für zwei Musterschulen wurde der Energiebedarf des Bestands, der Neuplanung und des Referenzgebäudes verglichen, wobei die bestehende Anlage den zulässigen Wert nach der gültigen Energieeinsparverordnung weit übersteigt. Der Endenergieverbrauch der Beleuchtung eines energetisch optimierten Neubaus liegt bei etwa einem Drittel im Vergleich zum Bestand. Das größte Sparpotential – weit über 50% – liegt bei den Leuchten. Weitere 30% können durch den Einsatz von Präsenzmeldern eingespart werden. Eine Querschnittsanalyse von 48 weiteren Schulen ergab darüber hinaus einen erheblichen Sanierungsbedarf hinsichtlich Tageslichtversorgung und sommerlichen Wärmeschutzes bei Gebäuden, die vor 1990 errichtet wurden.Nach dem Wunsch der beteiligten Wissenschaftler soll in einem beantragten Folgeprojekt das Verbesserungspotential bestehender Gebäude durch Technik und Beleuchtungskonzepte noch näher bestimmt werden.

Schulen und altersgerechtes Wohnen sind hochaktuelle Planungs- und Bauaufgaben. Die Lichtplanung beschränkt sich meist auf die Ermittlung und Bereitstellung der erforderlichen Beleuchtungsstärken. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Lichttechnikern, Architekten und Medizinern können wissenschaftlich belegte Handlungsstrategien als Leitfaden für Bauherren und Ingenieure sowie wichtige Impulse für die Industrie generiert werden.

Einhaltung der Anforderungen an die Tageslichtversorgung nach DIN 5034-1 in Abhängigkeit vom Baujahr
Einhaltung der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2 in Abhängigkeit vom Baujahr; Grafiken: Bauphysik, 34. Jahrgang, 3. Ausgabe, Juni 2012

1 Vgl. H. Kaase et al: Energieoptimierte Beleuchtung bei gleichzeitiger Verbesserung der Lebensqualität durch Nutzung von Tageslicht und neuer Lampen- und Vorschalttechnik; Bauphysik 34 (2012), Heft 3, Seiten 85-100

Weitere Informationen finden Sie hier: 
TU Berlin, Fachgebiet Lichttechnik
IBUS Architekten und Ingenieure 
Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme ISE
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

 

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