LICHT 10/2006
ZUM TITELBILD

	Auf der Suche nach dem Optimum Text zum Titelbild: Energieeffizienz und ergonomische Qualität müssen kein Widerspruch sein Peter Dehoff
	Dipl.-Ing. Peter Dehoff, Zumtobel Lighting GmbH, Dornbirn/Österreich Fotos: Florian Holzherr, München, für Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart

Ein ganzheitlicher Ansatz für die Lichtplanung muss viele Ansprüche berücksichtigen. Ziel muss es sein, eine Beleuchtungslösung zu realisieren, die dem Menschen bestmöglich dient und gleichzeitig Umwelt und Ressourcen schont. Sie berücksichtigt die Standpunkte und Bedürfnisse der Nutzer, ohne die Anforderungen der Planer, Architekten und Investoren aus dem Auge zu verlieren. Im Ergebnis sollen Lichtqualität und Lichteffizienz nicht länger Antagonisten sein, sondern sich in einem Optimum vereinen, in einer Lichtlösung, die die Balance zwischen Umwelt, Energie und Nutzeranspruch souverän beherrscht. Mit »Humanergy Balance« überschreibt Zumtobel eine Philosphie, die diesem Ansatz gerecht wird und sich sowohl als Handlungsleitfaden bei der Entwicklung von Produkten, als auch als Entscheidungsgrundlage für die Lichtplanung begreift. Ein praxisnahes Forschungsprojekt des Fraunhofer Instituts für Bauphysik untersucht den Gesamtenergieverbrauch in einem Testgebäude. Dabei gewonnene Ergebnisse liefern eine fundierte Basis für Betrachtungen zum Verhältnis zwischen Energie und Ergonomie.

Bild 1	Bild 2	Bild 3
		Bild 1 + 2: Der Versuchsaufbau des »Veru«-Projektes des Fraunhofer Instituts: Auf drei verschiedenen lichttechnischen Ausstattungsniveaus gibt es jeweils zwei Räume mit identischem Beleuchtungskonzept. In einem von ihnen wird das Licht nur zeitabhängig, im anderen zusätzlich tageslichtabhängig geregelt. Bild 3: Alle Lichtsysteme sind zeitgesteuert, die mit * gekennzeichneten sind zusätzlich mit einer tageslichtabhängigen Steuerung ausgestattet. Bild 4 + 5: Die Modellräume entsprechen jeweils einem kleinen Büro (16 m2) mit Einzelarbeitsplatz. Die lichttechnischen Parameter in den Räumen werden permanent messtechnisch erfasst.
Bild 4	Bild 5

Das Forschungsvorhaben »VERU«

Im Rahmen des Forschungsprojekts »VERU« führt das Fraunhofer Institut für Bauphysik Messungen des Energieverbrauchs in einem Testgebäude in Holzkirchen bei München durch.

»VERU« heißt: Versuchseinrichtung für energetische und raumklimatische Untersuchungen. Es wird in zwölf Räumen der Energieverbrauch über ein ganzes Jahr hinweg gemessen. Neben den Messungen des Energieverbrauchs für Heizung, Warmwasseraufbereitung, Klimatisierung und Lüftung untersucht das Institut unter Berücksichtigung des Tageslichts auch Beleuchtungseinrichtungen in tatsächlichen Umgebungen.

In drei übereinander liegenden Geschossen werden in einem kleinen Einzelbüro (16 m²) jeweils zwei ähnliche Beleuchtungsanlagen (eine mit, eine ohne tageslichtabhängige Steuerung) verglichen und der Energieverbrauch für die festgelegten Nutzungszeiten ermittelt. Es sind Beleuchtungssysteme installiert, die verschiedene ergonomische Qualitätsstufen erfüllen.

Um den Zusammenhang von Energieeffizienz und ergonomischem Komfort zu bewerten, wird von Zumtobel das Verhältnis von LENI (Lighting Energy Numeric Indicator = Energieeffizienz) zu ELI (Ergonomic Lighting Indicator = ergonomische Qualität) eingeführt.

Bild 6: EG: Rasterleuchte 4 x T16, EVG, manuell 29,3 kWh/a m2	Bild 8: 1. OG: »Mildes Licht«, 6 x T16 HE, tageslichtabhängige Steuerung, 17,9 kWh/a m2	Bild 10: 2. OG: »Light Fields« und Wallwasher, Tageslicht und manuelle Schaltung, 33,1 kWh/a m2
Bild 7: EG: Rasterleuchte 4 x T26, KVG, manuell 36,1 kWh/a m2	Bild 9: 1. OG: »Mildes Licht«, 4 x T16 H0, manuell 33,0 kWh/a m2	Bild 11: 2. OG: Indirekt-direkt »Light Fields« 4 x T16 H0, manuell, 57,5 kWh/a m2

Das Verhältnis Energie zu Ergonomie

Der Effizienzkennwert LENI wird durch den Energieverbrauch pro Raum und Jahr in kWh/m² determiniert. Der Kennwert für die ergonomischen Eigenschaften ELI (siehe Tabelle 1) kann anhand von lichttechnischen Messwerten und subjektiven Beurteilungen der Qualitäten ermittelt werden. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse für den Versuchsaufbau in Holzkirchen.

Tabelle 1	Tabelle 2
Tabelle 1: Bewertungskriterien für ELI (Ergonomic Lighting Indicator) Die fünf Eigenschaften werden messtechnisch und subjektiv beurteilt (Ankreuzen der Wertung). 1 bedeutet »kaum erfüllt«, 5 bedeutet »bestens erfüllt« Tabelle 2: Die Bewertung der Installationen. Die Betrachtung in »VERU« beschränkt sich hier auf die Beleuchtung von zwei kleinen Büroräumen mit einem Arbeitsplatz für je eine Person. R = Ist-Wert, O = Optimiert
Tabelle 3: Das Verhältnis von Energie zu Ergonomie einer Installation lässt sich als Verhältnis von LENI zu ELI beschreiben: Je näher das Verhältnis bei 1, desto ausgewogener die Balance.

Die ergonomischen Werte sind für die Rasterleuchten im Erdgeschoss erwartungsgemäß gering, der Energieverbrauch liegt im Mittelmaß.

»Mildes Licht« im ersten Obergeschoss weist bessere ergonomische Qualitäten auf, da die zylindrischen Beleuchtungsstärken und damit die Aufhellung von Gesichtern besser ist. Günstig auf den Energieverbrauch (LENI) wirkt sich eine Lösung mit drei Leuchtenreihen und tageslichtabhängiger Steuerung aus.

Die absolut besten ergonomischen Qualitäten weist die Beleuchtung mit drei Komponenten im zweiten Obergeschoss auf. Direkt-indirekt strahlende »Light Fields« beleuchten den Arbeitsbereich tageslichtabhängig gesteuert nach dem Task-Area-Konzept. Wallwasher-Downlights »Panos« mit Kompaktleuchtstofflampen geben in wenigen Stunden am frühen Vor- und späten Nachmittag eine Stimmungskomponente an den Stirnwänden, um so höhere vertikale Lichtanteile im Raum zu erhalten. Mit Wallwasher »Lighttools« mit Lichtfarbe höherer Farbtemperatur (≥ 6 500 K) an der Rückwand kann am frühen Nachmittag ein Müdigkeit unterdrückender Effekt geschaffen werden. Durch den intelligenten Gebrauch, indem sowohl tageslichtabhängig als auch zeit- und nutzerbezogen gesteuert wird, liegt der Energieverbrauch LENI deutlich besser als der Anschlusswert dies erwarten lässt. Um die ergonomische Qualität auf einen Blick sichtbar zu machen, zeigen die Spinnendiagramme (Kiviatgraphen) durch die Größe des Spinnennetzes die Gesamtqualität von ELI an.

Energieverbrauch und ergonomische Qualität sind messbar

Das Verhältnis von LENI – gerechnet nach den vereinbarten Formeln zur Ermittlung des Energieverbrauchs nach DIN 18499 Teil 4 – zu ELI – dem ermittelten Kennwert zur ergonomischen Qualität – gibt eine gute Aussage über den Gesamtnutzen von Beleuchtungsanlagen.

Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse für die sechs Versuchsräume. Sind die Werte nahe 1, sind Effizienz und Komfort in ausgewogener Balance. Mit LENI und ELI wird »Humanergy Balance« quantifizierbar und planbar.

Das Forschungsprojekt »VERU« unterstützt die Aussage, dass Beleuchtungsanlagen, in denen hoher Lichtkomfort für Menschen realisert wird, einen geringeren Energieverbrauch haben können als einfache, auf geringe Anschlusswerte getrimmte Anlagen. Mit den Ergebnissen von »VERU« kann das Konzept »Humanergy Balance«, der Balance zwischen Licht für Menschen und Energieeffizienz, deutlich verfeinert und quantifiziert werden und trägt dazu bei, dass Licht mehr ist als ein Energieverbraucher.