LIVEABLE CITIES: Beleuchtung von Straßen, Wegen und Plätzen. 4. Lichtfakten

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1 In dieser Präsentation werden wir folgende Themen behandeln: Lichtfakten Instrumente Design Kosten Was Sie über Licht wissen müssen Instrumente und Richtlinien der Norm Anwendungsmöglichkeiten Geld, Energie und CO2 Einsparungen WE-EF Copyright

2 Einleitung: Umwelt Aspekte Design & Engineering Produktion Anwendung Recycling WE-EF Copyright

3 Einleitung: Umwelt Aspekte Design & Engineering Produktion Anwendung Recycling CCG Dichtungseigenschaften Wärmeeigenschaften IOS kein Licht über 90 zur 5CE Werkstoff Konversionsschicht Pulverbeschichtung PCS CO2 Einsparungen dürfen nicht nur auf den Bedarf an elektrischer Leistung reduziert werden, sondern müssen den gesamten Cradle to Cradle Nur 5% der ursprünglichen Energie werden zum Recyceln benötigt - WE-EF setzt eine sortenrein recycelte, Vertikalen Lebenszyklus der Leuchten kupferarme Alulegierung Prozesslenkung und Maste berücksichtigen. ein. Sehkomfort mit Höhere Effizienz Vielfältiges Zubehör Embodied Energy Total Cost of Ownership WE-EF Copyright

4 Einleitung: Umwelt Aspekte REDUZIEREN MATERIALEINSATZ WARTUNGSKOSTEN ENERGIEVERBRAUCH Bei allen vier Hauptprozessen spielt das Umweltmanagement eine wichtige Rolle. Der gesamte Ablauf vom Design bis zum Recycling basiert auf dem Prinzip der Langlebigkeit. UNNÖTIGE LICHTEMISSIONEN ERHÖHEN LICHTAUSBEUTE LEBENSDAUER RECYCLINGQUOTE WE-EF Copyright

5 In dieser Präsentation werden wir folgende Themen behandeln: 1. Lichtfakten Was Sie über Licht wissen müssen WE-EF Copyright

6 Lichtfakten: Einleitung Licht kann dazu beitragen, die Erscheinung eines Platzes zu verbessern, die Kriminalität zu senken und dadurch mehr Sicherheit zu schaffen. Architekten, Lichtplaner, Designer und Elektroplaner sind weltweit stetig mit neuen und oftmals gewaltigen gestalterischen sowie technischen Herausforderungen konfrontiert. Die beste lichttechnische Lösung für Straßenbeleuchtung zu finden und dabei Kosten und Energie zu sparen. WE-EF Copyright

7 Lichtfakten: Technische Bedingungen 1 Leuchtmittel Relevante: Quecksilberdampflampen (HQL) Natriumdampfhochdrucklampen (HS) Leuchtstofflampen (LL und TC) Halogenmetalldampflampen (HI) Cosmopolis (CPO) LEDs WE-EF Copyright

8 Lichtfakten: Leuchtmittel Lumen (lm)- Die Lichtmenge wird in Lumen gemessen Lumen pro Watt (lm/w) - Lichtmenge (Lumen) je Watt Farbtemperatur (Tc) - Farbe des Lichtes z.b. warm oder kalt Farbwiedergabe (Ra) - wie erscheint die Farbe des Objektes bei einer Beleuchtung Sicherheit Umwelt Ambiente Ein gutes Lichtkonzept schafft eine optimale Balance zwischen diesen Kriterien. WE-EF Copyright

9 Lichtfakten: Quecksilberdampflampen Alte Technologie aus den 50ern Effizienz: lm pro Watt Farbwiedergabe: Ra Lebensdauer: Std. (50%) Europäisches Recht wird das Leuchtmittel in naher Zukunft verbieten Nach 2015 kein CE-Zeichen Ziel ist es, in den nächsten 6 Jahren die letzten dieser Installationen vom deutschen Markt zu verbannen 4.1 Millionen Straßenleuchten sind noch so ausgestattet WE-EF Copyright

10 Lichtfakten: Natriumdampfhochdrucklampen Effizienz: lm pro Watt Farbwiedergabe: Ra Empfehlungen zum Austausch von Lampen, die nicht den speziellen Leistungsmerkmalen nach den neuen Richtlinien (2012, Plug-in 2012) entsprechen 3.1 Millionen Straßenleuchten sind so ausgestattet Lebensdauer: > (50%) WE-EF Copyright

11 Lichtfakten: Leuchtstofflampen (LL und TC) Entwicklung in den 50ern (LL) Effizienz: lm per Watt Farbwiedergabe: 80 Ra Kompaktleuchtstofflampen in den 80ern (TC) 1.6 Millionen Straßenleuchten sind so ausgestattet Lebensdauer: Std. WE-EF Copyright

12 Lichtfakten: Halogenmetalldampflampen Entwicklung zur Keramik Effizienz: lm pro Watt Farbwiedergabe: 85 Ra Die Lebensdauer hat sich in den letzten Jahren weiter entwickelt 270 Tausend Straßenleuchten sind so ausgestattet Lebensdauer: Std. (ECG) WE-EF Copyright

13 Lichtfakten: Cosmopolis Entwicklung von Philips nach 2000 Effizienz: lm pro Watt Lange Lebensdauer Attraktives weißes Licht Farbwiedergabe: Ra Kompakte Bauweise erlaubt Optimierung des Reflektor- und Leuchtendesigns Lebensdauer: Std. WE-EF Copyright

14 Lichtfakten: Zusammenfassung Leuchtmittel und deren Effizienz im Vergleich WE-EF Copyright

15 Lichtfakten: Zusammenfassung Prozentzahl Anteil des Leuchtmittels in der Straßenbeleuchtung Einsparpotenzial von austauschbaren Installationen Million Tonnen CO2-260 Million -Ein Kraftwerk weniger WE-EF Copyright

16 Lichtfakten: Zusammenfassung WE-EF Copyright

17 Lichtfakten: LEDs und die nahe Zukunft Der Einsatz von LEDs in der Straßenbeleuchtung mit der entsprechenden langen Lebensdauer und geringeren Wartungsintervallen unterstreicht nachhaltig die Richtigkeit der WE-EF Philosophie Aber nach Ansicht von WE-EF müssen viele Aspekte zunächst sorgfältig abgewogen werden, die ökonomisch und ökologisch sinnvoll sind...aber später mehr WE-EF Copyright

18 Lichtfakten: Technische Bedingungen 2 Maßnahme Lumen Beleuchtungsstärke (E) Die Lichtmenge, die pro Sekunde vom Leuchtmittel ausgeht; angegeben in Lumen (lm) Die Lichtmenge, die auf eine Fläche fällt (lumen/m2); angegeben in Lux (Ix) Intensität Leuchtdichte (Ln) Die Lichtstärke, mit der ein Leuchtmittel in eine bestimmte Richtung strahlt; angegeben in Candela s (cd) Die Lichtmenge die von einer Fläche in eine bestimmte Richtung reflektiert wird; angegeben in cd/m2 WE-EF Copyright

19 Lichtfakten: Beleuchtungsstärke Horizontal Mittlere Beleuchtungsstärke Horizontal Vertikal Maximum Minimum Vertikal Gleichmäßigkeit WE-EF Copyright

20 Lichtfakten: Leuchtdichte Reflektion der Fahrbahn Mittlere Leuchtdichte Längsgleichmäßigkeit Gesamtgleichmäßigkeit WE-EF Copyright

21 Lichtfakten: Beleuchtungsstärke vs Leuchtdichte Beleuchtungsstärke Leuchtdichte Die Beleuchtungsstärkenmethode bietet eine gleichmäßige Lichtverteilung für weitreichende Flächen z.b. Fußgängerzonen. In der Straßenbeleuchtung hingegen sieht man nur das Licht, welches von der Straße reflektiert wird und bekommt dadurch einen sehr unebenen Eindruck. Die Methode der Beleuchtungsdichte bietet eine hervorragende Gleichmäßigkeit für Autofahrer. Licht, welches von der Straße reflektiert wird, ist im hohen Maße an den Autofahrer gerichtet. Dieses reflektierende Licht wird Beleuchtungsdichte genannt. Fußgängerzone Straßenzone WE-EF Copyright

22 Lichtfakten: Beleuchtungsstärke vs Leuchtdichte Warum? Qualität des Lichtes wird oft anders wahrgenommen zwischen den verschiedenen Benutzern (Fußgänger, Autofahrer) Wichtig, dass dann die Leuchten zu der Situation passen WE-EF Copyright

23 Lichtfakten: Technische Bedingungen 3 Hardware Lichtkomfort Blendbegrenzung (TI) Streulicht Einhaltung der Dark Sky Anforderungen Umgebungs- Beleuchtungsstärkeverhältnis (SR) WE-EF Copyright

24 Lichtfakten: Reflektor Die Rolle innovativer Entwicklung CAD-konstruierte und -optimierte Reflektoren insbesondere für Halogen-Metalldampflampen mit keramischen Brennern. Hohe Wirkungsgrade, präzise und kontrollierte Lichtlenkung Kein Licht über 90 (gegenüber der Vertikalen) Präzise kontrollierte Lichtstärkeverteilung auch insbesondere in den kritischen für die Blendwirkung maßgebenden Winkel von (gegenüber der Vertikalen) WE-EF Copyright

25 Lichtfakten: Reflektor Die Rolle innovativer Entwicklung Leuchtmittel mit konventionellen Quartz Brenner Leuchtmittel mit Keramik Brenner Bessere Farbstabilität Längere Lebensdauer WE-EF Copyright

26 Lichtfakten: Wartungsfaktor Die Rolle innovativer Entwicklung Ist der Wert einer Anlage, der zu keinem Zeitpunkt unterschritten werden darf. Neben der Wahl der Beleuchtungsklasse, ist der Einfluss des Wartungsfaktor wesentlich für die Projektierung einer Beleuchtungsanlage. WF = LLWF x LWF WE-EF Copyright

27 Lichtfakten: Wartungsfaktor Die Rolle innovativer Entwicklung Wartungsfaktor: Leuchtmittel (LLWF) Im Laufe der Lebenszeit nimmt der Lichtstrom ab Wartungsfaktor: Leuchten (LWF) Die Verschmutzung der Leuchte führt zu einer Verminderung des Wirkungsgrades. Abhängig von der Schutzart der Leuchte (CCG ) WE-EF Copyright

28 In dieser Präsentation werden wir folgende Themen behandeln: 2. Instrumente Instrumente und Richtlinien der Norm WE-EF Copyright

29 Einleitung: Beleuchtung von Straßen, Wegen und Plätzen nach DIN EN Benutzung der Norm als Leitfaden. Die Norm, die aus Studien hervorgeht, zeigt die Verbindung zwischen gutem Lichtdesign und dem Vorteil für die Städte und Gemeinden. Finanzielle Mittel, die durch die Senkung der Kriminalität und die häufigere Nutzung der Plätze entstehen, können für die Errichtung neuer Beleuchtung genutzt werden. WE-EF Copyright

30 Einleitung: Beleuchtung von Straßen, Wegen und Plätzen nach DIN EN Bezieht man sich auf die einschlägigen Aspekte der Norm, führen sie zu einem erfolgreichen Ergebnis Aspekte im Überblick: - Leuchtmittel - Lichttechnische Parameter (Maßnahme) - Lichtverschmutzung (Sehkomfort) - Leuchten (Innovative Engineering) WE-EF Copyright

31 Instrumente: Beispiel Fahrbahn Hauptnutzer: Motorisierter Verkehr 30 bis 60 km/h, langsam fahrende Fahrzeuge und Radfahrer. Zugelassene Nutzer: Fußgänger WE-EF Copyright

32 Instrumente: Klassifizierungssystem DIN EN Prozess Projektbeschreibung Richtlinien Definition von Parametern Hauptnutzer: Motorisierter Verkehr km/h, langsam fahrende Fahrzeuge, Radfahrer. Zugelassene Nutzer: Fußgänger. Bestimmung der Projektparameter. Geschwindigkeit und Nutzertypen. Beleuchtungssituation Hauptverkehrsstraßen, Sammelstraßen, Anliegerstraßen, Verbindungsstraßen von Wohngebieten. Anhand der Nutzer und Geschwindigkeit wählen wir aus der Tabelle die Beleuchtungssituation B2. Beleuchtungsklasse Basis: Kreuzungsdichte, Schwierigkeit der Sehaufgabe, täglicher Verkehr (Durchschnitt) usw Zusatz: Konfliktzonen, Kriminalität usw Je nach Bewertung stehen verschiedene Beleuchtungsklassen zur Auswahl. Aus der Basistabelle B2 wählen wir ME5 aus. Lichttechnische Anforderungen Bestimmung der lichttechnischen Anlagenwerte einer Anlieger-und Wohnstraße Ermitteln der ME5 Werte. WE-EF Copyright

33 Instrumente: Klassifizierungssystem DIN EN Hauptnutzer: Motorisierter Verkehr 30 bis 60 km/h, langsam fahrende Fahrzeuge und Radfahrer. Zugelassene Nutzer: Fußgänger WE-EF Copyright

34 Instrumente: Klassifizierungssystem DIN EN Basis Tabelle B2 Zusatz Tabelle WE-EF Copyright

35 Instrumente: ME5 Leistungsmerkmale Fahrbahnleuchtdichte bei trockener Straßenoberfläche Lm in cd/m2 Wartungswert U0 UI 0,5 0,35 0,4 Lm= Mittlere Leuchtdichte U0 = Gesamtgleichmäßigkeit UI = Längsgleichmäßigkeit TI in % Höchstwert SR 15 0,5 TI = Threshold Increment (Maß für die physiologische Blendung) Vergleichbare Klasse CE5 SR = Umgebungs- Em in lx Wartungswert 7,5 Beleuchtungsstärkeverhältnis U0 in lx Wartungswert 0,4 Em = Mittlere Beleuchtungsstärke U0 = Gesamtgleichmäßigkeit WE-EF Copyright

36 Instrumente: Andere Kategorien Projektbeschreibung CE Konfliktzonen Festsetzung der Bereiche Straßenkreuzungen, Einmündungen, Kreisverkehre, Staubereiche an Kreuzungen, Straßen mit Fußgängern und Radfahrern, Einkaufs- und Geschäftsstraßen, auch für Unterführungen und Treppen. S & A Fußgänger- und Radfahrbereiche Anwohnerstraßen sowie für Bereiche für Fußgänger und Radfahrer. ES Bereiche erhöhter Kriminalität EV Anwendung Spezifisch Zur Identifizierung von Personen und Objekten gegen das subjektive Gefühl der Unsicherheit in Füßgängerzonen und auf Parkplätzen. Die Beleuchtungsklassen EV1 bis EV6 ermöglichen eine zusätzliche Bewertung der Beleuchtung durch die vertikale Beleuchtungsstärke, z.b. an Mautstellen, in Umschlag- und Rangierbereichen usw. WE-EF Copyright

37 Instrumente: Beispiel Fußgängerzone PROZESS Definition von Parametern Beleuchtungssituation Sicherheitsaspekt Architektonischer Aspekt Wirtschaftlichkeit Umwelt Beleuchtungsklasse Lichttechnischen Anforderungen WE-EF Copyright

38 Instrumente: Beispiel ES5 Fußgängerzone Fußgängerweg in einer Hauptgeschäftsstraße in einer großen Stadt Beleuchtungssituation E1 Beleuchtungsklasse S2 Wartungswert der Beleuchtungsstärke Minimalwert der Beleuchtungsstärke Zusatztabelle ES Kategorie ES5 Minimalwert der halbzylindrischen Beleuchtungsstärke 0,35 0,4 0,5 Fußgängerbereiche werden dann als sicher akzeptiert, wenn das Verhalten der Passanten und deren Absichten rechtzeitig erkannt werden. Man muss körperliche Bewegungen und Gesichtsausdrücke bereits aus größeren Entfernungen erkennen können. Daraus folgt, dass entgegenkommende Personen entsprechend beleuchtet werden müssen. WE-EF Copyright

39 In dieser Präsentation werden wir folgende Themen behandeln: 3. Design Anwendungsmöglichkeiten WE-EF Copyright

40 Design: All unser erlerntes Wissen können wir nun in den Gesamtprozess mit einbringen. Leuchtmittel: -Farbtemperatur -Effizienz - Farbwiedergabe Norm: - Definition des Projekts - Lichttechnische Anforderung Zusatz Merkmale: - Lichtkomfort - Wartung Design Beispiele: Straßenzone WE-EF Copyright

41 Design: Straßenzone - Beispiel 1 (Quecksilberdampflampen) Norm: ME5 Lichtpunkthöhe: 7m Abstand: 27m Wattage: 125W Effizienz: ~ 50 lm/watt Farbwiedergabe: Ra Lebensdauer: Std. WE-EF Copyright

42 Design: Straßenzone - Beispiel 2 (Halogenmetalldampflampen) Norm: ME5 Lichtpunkthöhe: 7m Abstand: 30m Wattage: 70W Effizienz: 90 lm/watt Farbwiedergabe: >80 Ra Lebensdauer: Std. (EVG) WE-EF Copyright

43 Design: Straßenzone - Beispiel 3 (Cosmopolis) Norm: ME5 Lichtpunkthöhe: 7m Abstand: 31m Wattage: 60W Effizienz: 110 lm/watt Farbwiedergabe: 65 Ra Lebensdauer: Std. WE-EF Copyright

44 Design: Straßenzone Quecksilberdampf 27m Halogenmetalldampf 30m Diese Kombination aus neuer Lampentechnik und WE-EF IOS bedeutet nicht nur, dass die elektrische Leistung reduziert werden kann, sondern auch, dass die Abstände zwischen den Leuchten deutlich vergrößert werden können. Kompromiss zwischen Lichtkomfort und Abstand! Cosmopolis 31m WE-EF Copyright

45 In dieser Präsentation werden wir folgende Themen behandeln: 4. Kosten Geld, Energie und CO2 Einsparungen WE-EF Copyright

46 Kosten: Geld, Energie und CO2 Einsparungen Durch Wechsel der Lampentechnik von Quecksilberdampf zu Halogenmetalldampf oder Cosmopolis über einen 1 km langen Strassenabschnitt in Verbindung mit WE-EF IOS, werden bei einer Betriebsdauer von 20 Jahren zum Beispiel 122 Tonnen Treibhausgase eingespart WE-EF Copyright

47 Beschreibung Abstand (M) Leuchtenanzahl Wartung (Jahre) Kosten pro Leuchte Kosten pro Mast (7m) Installationskosten Wartungskosten (L,M und Lohn) Betriebskosten 20 bei J. p. Leuchte Gesamtkosten Gesamt CO2 Ausstoß (Tonnen) PFL240 a. seitlich E 125W HQL Straße IP66 ALU KVG ,566 95, PFL240 a. seitlich 70W HCI Straße IP66 ALU EVG , PFL240 a. seitlich 60W CPO Straße IP66 ALU EVG , Voraussetzungen: Lebensdauer HQL 125W Std. 50% Ausfallrate 25% Lichtstromrückgang (KVG) HCI - CE 70W Std. 50% Ausfallrate 40% Lichtstromrückgang (EVG) CPO 60W Leuchtmittel HQL 125W 3,00 HCI CE 70W 20,00 CPO 60W 38, Std. 10% Ausfallrate 20% Lichtstromrückgang (EVG) Energiepreise - Gemäß Verband der Elektrizitätswirtschaft Deutschland, Energiemix: 46% Kohle, 10% Gas, 3% Wasserkraft, 12% Windkraft, 29% Atomenergie. Durchschnittlich 15 Cent pro kwh Installations- und Wartungskosten: Angaben gemäß Stadtwerke Herne und Kraftwerke Bleckede März 08. WE-EF Copyright

48 Kosten: Geld, Energie und CO2 Einsparungen 125W Quecksilberdampf 70W Halogenmetalldampf 60W COSMOPOLIS Leuchte 495,- (Inkl.Mast) Leuchte 555,- (Inkl. Mast) Leuchte 612,- (Inkl. Mast) Lebensdauer 20 Jahre Lebensdauer 20 Jahre Lebensdauer 20 Jahre Installation 300,- per Einheit Installation 300,- per Einheit Installation 300,- per Einheit Energie 0.15/kWh Energie 0.15/kWh Energie 0.15/kWh Abstand 27m Abstand 30m Abstand 31m Anzahl 37 Leuchten Anzahl 33 Leuchten Anzahl 32 Leuchten Betriebskosten 57,936 Wartung 7,955 Investition 29,415 Gesamtkosten 95,306 Betriebskosten 27,282 Wartung 9,900 Investition 28,215 Gesamtkosten 65,397 Betriebskosten 22,776 Wartung 16,640 Investition 29,184 Gesamtkosten 68,600 CO2 Ausstoss 201 Tonnen CO2 Ausstoss 95 Tonnen CO2 Ausstoss 79 Tonnen WE-EF Copyright

49 Kosten: Geld, Energie und CO2 Einsparungen Der Anteil des Energieverbrauchs, bezogen auf die Gesamtkosten, verringert sich von 51% auf 36% oder 29%. Energiekosten werden weiterhin steigen. 95, Tonnen CO2 125W Quecksilberdampf 95 Tonnen 65,397 CO2 70W Halogenmetalldampf Gesamtkosten Gesamtkosten Gesamtkosten 68, Tonnen CO2 60W Cosmopolis WE-EF Copyright

50 Wirklich nennenswerte und nachhaltige Einsparungen bei Energieverbrauch und Kosten lassen sich nur mit einer optimierten Planung und dem Einsatz neuster Leuchten- und Lampentechnologie realisieren. siehe Download Umwelt Aspekte auf WE-EF Copyright