Wie energieeffizient Beleuchtung zukünftig sein wird. Dr.-Ing. Jan de Boer Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart

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1 Wie energieeffizient Beleuchtung zukünftig sein wird Dr.-Ing. Jan de Boer Fraunhofer Institut für Bauphysik, Stuttgart

2 80-90 % der Informationsaufnahme über das Auge Frankfurter Allgemeine Zeitung, % des Stromverbrauchs Gewerbebau: z.t. > 30 % des Primärenergiebedarfs

3 Übersicht 1. Technologien 2. Erschließbare Potenziale in der Praxis 3. Instrumente / Werkzeuge

4 LEDs Marktentwicklung Frankfurter Allgemeine Zeitung,

5 LEDs Retrofit Lampen E14, E27, Sockel Stabförmig, G5, G13,.. Angegebenen Einsatzzweck beachten: Schwer zugängliche Stellen Kühle Umgebungen

6 LEDs LED-Leuchten nimbus nimbus Philips Trilux

7 LEDs Energetische Effizienz LED Leuchten Potential: LED Leuchten: bis 120 lm/w State of the art LED-BAP Leuchte: bis 98 lm/w Leuchten auf Basis von LL-Lampen: bis 85 lm/w 8/2012: 98 lm/w

8 LEDs Installierte Leistung: Konventionell vs. LED Raumtyp E m Installierte Leistung Konventionell LED-Lösung T5 LL EVG Einsparung Gruppenbüro 500 lx 11,4 W/m² 7,5 W/m² 43 % Klassenraum 300 lx 6,3 W/m² 4,0 W/m² 37 % Werkhalle 500 lx 11,5 W/m² 9,6 W/m² 17 % Parkgarage 75 lx 1,6 W/m² 1,0 W/m² 37 % Datenquelle: ZVEI, Jörg Minnerup, 10/2012

9 LEDs Module, Standardisierung (Zhaga-Initiative) R.Heinz, Philips

10 LEDs Wirtschaftlichkeit? Noch stark anwendungsabhängig! CFL-Downlight LED-Downlight 3,1 W/m² 2,7 W/m²

11 OLEDs Zukunftszenaro Großflächige Lichtquellen Copyright Osram

12 OLEDs Zukunftszenaro Großflächige Lichtquellen Erste Produkte am Markt η L : 12 lm/w 23 lm/w R a : φ: bis 40 lm Lebensdauer: 5000 h Forschung η L : bis 87 lm/w Deutlich höhere Lebensdauern Quelle Osram

13 Fassaden als natürliche Leuchten Lampen Betriebsgeräte Beleuchtungsart Leuchten Präsenz detektion Kunstlicht Abmessungen Q Licht = P installiert * t effektiv Kontrolle Tageslichtabh. Kontrolle Raum Reflexionsgrade Tageslicht P installiert Klima, Lage Aussenraum Fassade t effektiv

14 Tageslicht Potentiale Nutungszeit und Tageslichtangebot - Aussen: Tageslicht zu 93 % der verfügbar - Innen: Tageslichtversorgung bis zu 80 % - Verfügbare Belichtung Außen: ca. 100 Mlxh/a - Erforderliche Belichtung Innen: 1,173 Mlxh/a (Büro)

15 Tageslicht Lösungen und Technologien Architektonische Lösungen Fassaden Komponenten Lichtmanagement Indulight Uni Stuttgart IKB2 LESO- EPFL EControl-Glas GmbH & Co. KG LESO- EPFL NRC

16 Übersicht 1. Technologien 2. Erschließbare Potenziale in der Praxis 3. Instrumente / Werkzeuge

17 Potentiale Anteil Beleuchtung am Stromverbrauch Lager % Einzelhandel Textil bis 80 % Büro- und Verwaltungsgebäude % Schulen % Hotel % Krankenhäuser % Einzelhandel Lebensmittel bis 25 % Fabriken bis 15 % Wohnhäuser bis 10 % Quelle: ZVEI

18 Potentiale Bestandsertüchtigung Nur geringe Anzahl Neubauten Geo-reisecommunity ~3% Sanierungsrate (Schätzung Fassaden und Beleuchtungsindustrie) 75 % der Beleuchtungsanlagen veraltet (älter als 25 Jahre) Wikipedia,. Apfel3748 Marquardt

19 Beispiel Großraumbüro Geringe Tageslichtnutzung Zentral Ein / Aus, durchschnittlicher Weg zu Schalter: 38 m T8 (26 mm) Lampen Leuchten: η LB = 45% Konventionelle Vorschaltgeräte

20 Beispiel Großraumbüro Gemessen Q L =60 KWh/m²a (156 kwh/m²a Primärenergie) Sanierung: Sonnenschutz lichtlenkend, Aktuelle LL-Technologie & Lichtmanagement Amortisatio n: 7a +165 T Nach Sanierung Q L = 8 KWh/m²a (20,8 kwh/m²a Primärenergie) Amortisationszeit: 7 a Capital Value [ ] -175 T Time [a]

21 Beispiel Klinikzentrum im Rahmen eines Energy Contracting Amortisationszeiten unterschiedlicher Maßnahmenpakete Schwimmbad: 1,8 a (Austausch Halogenstrahler gegen CFL-Strahler, neue Allgemeinbeleuchtung, Präsenzmeldung) Therapiebereich: 5,5 a (Neue Leuchten EVG, T5, Anhebung η LB, Präsenzmeldung)? Patientenzimmer: 1,0 a (Austausch Glühlampen gegen CFL)

22 Fachgerechte Planung 80 % der Beleuchtungsanlagen werden lt. ZVEI gar nicht oder nicht nach dem aktuellen Stand der Technik geplant Umbau 2010 Leuchten: 2 x TCD 26 W,EVG η LB = 49 % Kein Lichtmanagement EN 12464: E m = 500 lx E gemessen = 1000 lx P inst = 23,2 W/m²

23 Übersicht 1. Technologien 2. Erschließbare Potenziale in der Praxis 3. Instrumente / Werkzeuge

24 Legislative Instrumente Glühlampenverbot Labeln von Lampen Labeln von Leuchten Produktebene EnEV DIN V Weitere Ansätze Anforderungen an: Systemebene -Inbetriebnahme, -Ausserbetriebnahme, -Inspektion.

25 Erhöhung Transparenz Potentiale in-situ aufzeigen Potentiale aufzeigen, verifizieren und erst dann Sanieren Mobile Meßtechnik (Datenlogger) Aufzeichnung für begrenzten Zeitraum Tageslichtverfügbarkeit Raumbelegung Steinel Extrapolation und Errechnung der Wirtschaftlichkeit der Installation von Lichtmanagement

26 Erhöhung Transparenz Aufwandszahl für Beleuchtung Q l, End = el Ql, Nutz

27 Erhöhung Transparenz Aufwandszahl für Beleuchtung Einzelbüro Neuanlage mit Lichtmanagement Altanlage ohne Lichtmanagement Faktor alt vs. neu: 5,4 e l =2,76 e l =14,89

28 Werkzeuge DIALUX, Relux ENBW-Lichtexperte Sanierungsratgeber Entscheidungshilfe Energie und Wirtschaftlichkeit Für Gebäudebegehung App für Smartphones Tablets Frei verfügbar ab Anfang 2013

29

30 Sanierungsratgeber Projektverwaltung & Daten Analyse

31 Wie effizient Beleuchtung zukünftig sein wird hängt ab von Technologie: LEDs vor breiter Marktdurchdringung OLEDs brauchen noch Zeit Fassadentechnik / Lichtmanagement Praktischer Umsetzung: Ernten von Low Hanging Fruits Forcierte Bestandsertüchtigung Fachgerechter Planung Instrumenten & Tools: Legislative Maßnahmen auf Produkt- und Systemebene Auch einfache Tools zur Entscheidungsunterstützung

32

33

34 LEDs LED Langfeldleuchtstofflampenersatz Angegebenen Einsatzzweck beachten: Schwer zugängliche Stellen Kühle Umgebungen z.b. η Sys = 1650 lm/22w = 75 lm/w z.b. η L = 3350 lm/ 36W= 93 lm/w η Sys = η L / f vg = 93 lm/w/ 1,1= 85 lm/w bei doppeltem Lichtstrom gegenüber LED Lampe

35 LEDs Sich ändernde Bewertung & Kennzahlen Konventionelle Beleuchtungssyteme Faktor Vorschaltgeräte f VG Lampenlichtausbeute η L [lm/w] Leuchtenbetriebswirkungsgrad η LB P[W] Φ [lm] LED-Leuchten Leuchtenlichtausbeute η Leuchte [lm/w] P[W] Φ [lm]

36 OLEDs Zukunftszenaro Großflächige Lichtquellen Erste Produkte am Markt η L : 12 lm/w 23 lm/w R a : φ: bis 40 lm Lebensdauer: 5000 h Forschung η L : bis 87 lm/w Deutlich höhere Lebensdauern Quelle Osram Quelle Trilux

37 Tageslicht Potentiale Jährliche Kosten ( /Mlmh) verschiedener Kunstlicht und Tageslichttechniken (Fontoynont 2009)

38 Tageslicht Tageslichtabhängige Regelung

39 Beispiel Einkaufsmarkt: Tageslichttechnische Ertüchtigung Q L,P = 65 KWh/m²a Q L,P = 32 KWh/m²a Einsparung durch Tageslicht und Lichtmanagement > 50 % Amortisationszeiten in Werkhallen ab 1,5 a.

40 Erhöhung Transparenz Nutzenergie für Beleuchtung Verkürzte Definition: Energetisches Äquivalent der zur Erfüllung der Sehaufgaben erforderlichen Belichtung bei idealem Lichtmanagement

41 Aufwandszahl für Beleuchtung: Beispiele

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