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Lichtregelung und Lichtsteuerung

Beleuchtungssanierung bei Leuchtenwechsel

Auf einen Blick

Eine Sanierung der Beleuchtung ist durch den Austausch von selektiven Komponenten in den Leuchten, den Austausch von kompletten Leuchten oder der Erneuerung der gesamten Beleuchtung möglich. Die Ziele können eine Reduzierung der Kosten für den Energieverbrauch, der Wartung und Instandsetzung, sowie eine Optimierung der Lichtqualität sein. Wie viel reduziert und optimiert werden kann, hängt von der Art der Beleuchtung und der Sanierung ab.

Sanierung durch Erneuerung

Die optimale Variante ist eine Erneuerung der gesamten Beleuchtung. Basierend auf den aktuellen Vorschriften und der Verwendung moderner Leuchten ist eine maximale Reduzierung der Kosten und Optimierung der Lichtqualität möglich. Aber diese Variante fordert auch die größten Investitionen für neue Leitungen und neue Leuchten, das Verlegen der Leitungen, das Montieren und Installieren der Leuchten und für zusätzliche Komponenten zur Regelung und Steuerung der Beleuchtung abhängig von Tageslicht, Präsenz oder Zeit sowie ggf. für bauliche Veränderungen. Von den beiden Alternativen ist der Austausch von selektiven Komponenten in den Leuchten eine Minimal-Lösung und der Austausch von kompletten Leuchten eine Ideal-Lösung.

Sanierung durch Austausch von Komponenten

Bei einem Austausch von selektiven Komponenten in den Leuchten werden das Betriebsgerät und/oder die Lampe(n) durch effizientere ersetzt. Eine Regelung und Steuerung der Beleuchtung abhängig von Tageslicht, Präsenz oder Zeit ist dabei nicht möglich. Des Weiteren sind bei Leuchten mit mehreren Lampen die Kosten für den Austausch der selektiven Komponenten meistens höher als ein Austausch kompletter Leuchten. Besonders zu beachten sind:

  • Einhaltung der Sicherheit
  • Einhaltung der Lichtqualität (Lichtstrom / Lichtstärkeverteilung / Leuchtdichteverteilung / Beleuchtungsstärke / Blendungsbegrenzung)

 

Ein weiteres Problem ist die Beschränkung auf Leuchten mit Glühlampen oder Entladungslampen T8-Lp (T26-Lp) und T5-Lp (T16-Lp). Durch die Vorteile von LED-Lampen gegenüber Entladungslampen sollte ein Austausch vorhandener Betriebsgeräte und Lampen nur noch gegen LED-Betriebsgeräte und LED-Lampen erfolgen. Dabei ist die Einhaltung der Lichtqualität eine wichtige Voraussetzung.

Sanierung durch Austausch von Leuchten

In gewerblichen, industriellen und öffentlichen Gebäuden ist eine Sanierung der Beleuchtung durch Austausch kompletter Leuchten die ideale Variante in Bezug auf die zu investierenden und die zu reduzierenden Kosten. Die Vorteile dieser sind:

  • nur Kosten für neue Leuchten sowie das Montieren und Installieren der Leuchten
  • keine Kosten für neue Leitungen sowie das Verlegen der Leitungen
  • Einhaltung der Sicherheit durch CE-gekennzeichnete und ggf. ENEC-zertifizierte Leuchten
  • Einhaltung der Lichtqualität durch Prüfung der Beleuchtung mittels lichttechnischer Daten und lichttechnischer Software
  • weitere Senkung des Energieverbrauches durch zusätzliche Regelung und Steuerung der Beleuchtung

 

Ob die Beleuchtung autark in den Leuchten, dezentral in einem Gebäudebereich oder zentral in einem Gebäude geregelt und gesteuert werden kann und welches die Regelungs- und Steuerungsfaktoren sein können, werden ausschließlich über die verwendeten Leuchten und das verwendete System bestimmt.  Dennoch ist ein Austausch kompletter Leuchten nicht in jedem Gebäude oder Gebäudebereich realisierbar, insbesondere bei zusätzlicher Regelung und Steuerung durch Tageslicht und Präsenz.

Senkung des Energieverbrauches durch effiziente Leuchten

Grundsätzlich sollten bei den alten und neuen Leuchten Design, Lichtstrom, Lichtstärkeverteilung, Leuchtdichteverteilung und Blendungsbegrenzung möglichst gleich oder ähnlich sein um die geforderten Beleuchtungsstärken zu erreichen. Zu den in vielen Gebäuden vorhandenen Leuchten zählen:

  • Einbau-/Aufbauleuchten mit Raster 4 x T8-Lp 18 W
  • Einbau-/Anbauleuchten mit Raster 2 x T8-Lp 36 W oder 58 W
  • Pendelleuchten mit Raster für Einzel-/Bandanordnung 2 x T8-Lp 36 W oder 58 W
  • Einbau-/Anbau-Downlight 2 x TC-D-Lp bzw. TC-T-Lp 18 W oder 26 W
  • Leuchten hoher Schutzart 1 x T8-Lp 36 W oder 58 W bzw. 2 x T8-Lp 36 W der 58 W
  • Reflektorleuchten 1 x HIE-Lp 250 W der 400 W

 

Speziell für den Retail-Bereich:

  • Einbau-/Anbau-Downlight 1 x HIT-Lp 70 W oder 150 W
  • Einbau-/Schienen-Strahler bzw. Kardian-Strahler
  • 1 x HIR-Lp 35 W oder 70 W
  • Einbau-Strahler 1 x HIT-Lp 70 W oder 150 W

 

Beispiele für Senkung des Energieverbrauches

In den folgenden Beispielen ist die Reduzierung des Energieverbrauches ohne Regelung und Steuerung der Beleuchtung durch Austausch kompletter Leuchten für drei verschiedene Gebäudebereiche dargestellt.

Beispiel 1: Beleuchtung eines Ganges von 30 m x 2 m mit einer Nenn-Beleuchtungsstärke von 100 lx. Die vorhandenen Downlight mit 2 x TC-D-Lp 26 W und magnetischem Vorschaltgerät werden durch Downlight mit LED 16 W ersetzt (s. Bild und Grafik zu Beispiel 1).

Grafik und Abb. zu Beispiel 1

Beispiel 2: Beleuchtung eines Raumes von 10 m x 5 m mit einer Nenn-Beleuchtungsstärke von 500 lx. Die vorhandenen Leuchten mit Raster 4 x T8-Lp 18 W und magnetischem Vorschaltgerät werden durch Leuchten mit Raster mit LED 28 W ersetzt (s. Bild und Grafik zu Beispiel 2).

Grafik und Abb. zu Beispiel 2

Beispiel 3: Beleuchtung einer Halle von 50 m x 25 m mit einer Nenn-Beleuchtungsstärke von 100 lx, 200 lx, 300 lx und 500 lx. Die vorhandenen Leuchten hoher Schutzart mit 2 x T8-Lp 58 W und magnetischem Vorschaltgerät werden durch Leuchten hoher Schutzart mit LED 52 W ersetzt (s. Bild und Grafik zu Beispiel 3).

Grafik und Abb. zu Beispiel 3

Senkung des Energieverbrauches durch Regelung und Steuerung der Beleuchtung

In Gebäuden oder Gebäudebereichen mit Tageslichtanteil und/oder wechselnder Nutzung ist eine zusätzliche Reduzierung des Energieverbrauches durch Tageslichtregelung, Tageslichtsteuerung, Präsenz- und Zeitsteuerung aber auch manueller Regelung und Steuerung möglich. Je nach Art der Regelung und Steuerung ist zwischen dezentralen Systemen ohne Controller und zentralen Systemen mit Controller zu unterscheiden.

Dezentrale Systeme ohne Controller

Dezentrale Systeme bestehen aus dimm- oder schaltbaren Leuchten mit integrierten Licht- oder Präsenzsensoren und programmierbaren Dimm- oder Schaltparametern. Diese sind als Single-Systeme oder Master-Slave-Systeme verfügbar. Durch die Integration der Dimm- oder Schaltelemente und der Licht- oder Präsenzsensoren in den Leuchten ist bei einem Austausch von Leuchten auch eine nachträgliche Regelung oder Steuerung der Beleuchtung möglich.

Zentrale Systeme mit Controller

Zentrale Systeme bestehen aus einem Controller, dimm- oder schaltbaren Leuchten, Lichtsensoren, Präsenzsensoren, Schalter bzw. Taster. Per Bus kommuniziert der Controller mit den Leuchten, Sensoren und Aktoren. Für eine Sanierung der Beleuchtung durch Austausch der Leuchten ohne die Verlegung zusätzlicher Leitungen muss dieser Bus ein Funk-Bus sein.

Wie ist ein solches System konzipiert? In dem Controller und in allen Leuchten ist ein Funk-Modul, Auto-Dimm-Modul und Lichtsensor integriert. Mittels Interfaces mit Funk-Modul können Lichtsensoren, Präsenzsensoren, Schalter bzw. Taster einbezogen werden. Jede Leuchte bzw. jedes Interface verfügt über eine Adresse. Dadurch ist eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Controller sowie den Leuchten und Interfaces möglich.
(Abb. 1)

Abb. 1

Ähnlich wie bei DALI sind folgende Funktionen realisierbar:

Programmierung von:

  • 16 Main- und 240 Sub-Dimmungs-Szenen pro Controller
  • 16 Main- und 2 Sub-Dimmungs-Szenen pro Leuchte
  • Zuordnung jeder Leuchte zu 16 Main- und 2 Sub-Dimmungs-Szenen
  • Zuordnung jeden Interfaces zu den 16 Main- und 2-Sub-Dimmungsszenen

 

Steuerung von:

  • Schalter der Leuchten über externe Licht- und Präsenzsensoren oder Schalter bzw. Taster
  • Dimmen der Leuchten über externe Licht- und Präsenzsensoren oder Schalter bzw. Taster

 

Überwachung von:

  • Erfassung des Energieverbrauchs jeder Leuchte
  • Erfassung der Betriebsdauer jeder Leuchte
  • Auswertung der Energiekosten im Vorher-/Nachher-Vergleich
  • Auswertung der Wartungskosten im Vorher-/Nachher-Vergleich

 

Die Ein- und Ausgabe von Parametern und Daten erfolgt durch einen externen Rechner über interne Netzwerke oder das GSM-Netz.

Beispiel:
Sanierung der Beleuchtung in einem Industriebetrieb durch Austausch der Leuchten sowie Regelung und Steuerung der Beleuchtung.

  • 28 Leuchten mit Raster 4 x T8-Lp 18 W gegen LED 28 W
  • 32 Leuchten mit Raster 2 x T8-Lp 58 W gegen LED 43 W
  • 30 Downlight 2 x TC-D-Lp 26 W gegen LED 16 W
  • 197 Leuchten hoher Schutzart 2 x T8-Lp 58 W gegen LED 52 W

 

Die Reduzierung des Energieverbrauches ist in den Monaten Januar, Februar und März durch die längeren Einschaltzeiten und im Monat Juni durch den höheren Anteil von Tageslicht am größten. Das dargestellte System umfasst alle o.a. Leuchten und zusätzlich T8-LED-Lampen. Letztere haben auch ein integriertes Funk-Modul, Auto-Dimm-Modul und einen Lichtsensor. Mittels dieser können z.B. Leuchten in einem Bandsystem ohne kompletten Austausch desselben saniert werden, was auch in den Grafiken 4 und 5 erkennbar ist.

Grafik 4

Grafik 5

Sanierung durch Austausch von kombinierten Leuchten der Allgemein- und Sicherheitsbeleuchtung

Bei einem Austausch von Leuchten können einzelne auch kombinierte Leuchten der Allgemein- und Sicherheitsbeleuchtung sein. Entweder sind in solchen ein Überwachungsmodul für eine zentrale Versorgung oder ein Notlichtversorgungsmodul mit Einzelbatterie eingebaut. Auch hier ist eine Optimierung möglich. Viele der o.a. Leuchten sind mit einer zusätzlich integrierten Sicherheitsleuchte für zentrale Versorgung oder mit Einzelbatterie verfügbar (Abb. 2). Durch die spezielle Lichtverteilung dieser reduziert sich oft die Anzahl der notwendigen Sicherheitsleuchten. Zusätzlich haben die Varianten mit Einzelbatterie auch ein Funk-Modul und können von dem Controller automatisch nach den Vorschriften geprüft werden.

Abb. 2

Weitere Informationen:

Autor: Rainer Langer


Literatur

[1] DIN EN 12464-1:  Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten - Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen, 2011-08
[2] DIN V 18599-4: Energetische Bewertung von Gebäuden - Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung - Teil 4: Nutz- und Endenergiebedarf für Beleuchtung, 2011-12
[3] ASR A3.4: Beleuchtung, 2011-04 + Änderung 2014
[4] LV 41: Handlungsanleitung zur Beleuchtung von Arbeitsstätten, 2005-02
[5] BGI GUV I-7007: Tageslicht am Arbeitsplatz, 2009-02
[6] licht.wissen 09: Sanierung in Gewerbe, Handel und Verwaltung (licht.de)
[7] licht.forum 53: Tageslicht und künstliche Beleuchtung (licht.de)
[8] Arbeits- und Entscheidungshilfe zur Auswahl von LED-Leuchten (ZVEI)
[9] Beleuchtung, 2011 (AMEV)
[10] LED-Beleuchtung, 2013 (AMEV)

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