Vortrag IBN Energieberatung Dipl. Ing. Joachim Gertenbach Baubiologie und Umweltmesstechnik

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1 Vortrag IBN Energieberatung Dipl. Ing. Joachim Gertenbach Baubiologie und Umweltmesstechnik

2 Werbeblock über mich: Dipl. Ing. Studium Elektrotechnik < 1990 in Industrie > 1990 Produktmanagement Bettfedern-Zudeckenfabrik Beginn Bewusstsein Gesunder Schlaf

3 Werbeblock über mich: > 1994 Selbstständiges Ingenieurbüro für Baubiologie + Umweltmesstechnik Mitinitiator mehrerer Vereine (Bundesverband Elektrosmog/ Verband Baubiologie) Ausbildung / Seminare / Vorträge

4 Mein Hobby: Baubiologische Messtechnik hier: Dokumentation Schlafverhalten mit Veränderung Schlafverhalten durch Funk bei einem 12 jährigen Mädchen 1. Nacht mit Funk 2. Nacht ohne Funk Rem Phasen 3 % Rem Phasen 30 %

5 Das Wichtigste vorab Die Folgen des Glüh Obst Verbot Verkaufsstopp von Glühlampen ab 80 W und alle matten Lampen ab 65 W ab 45 W ab 7 W 1.September 1.September 1.September 1.September

6 Was Sie erwartet:

7 Übersicht Bewertungen und Einsparpotenziale Fragestellungen in der Architektur Verbraucherinformation

8 Beurteilung der Lichtqualität Beispiel Stiftung Warentest 9/11: Beurteilung Lichtquellen nach Gesichtspunkten, wie: - Lebensdauer - Stromverbrauch - Bruchfestigkeit - Raumluftbelastung - Quecksilberbelastung ++ sehr gut Ø ausreichend 12) Enthält kein Hg

9 Fragwürdiges Einsparpotenzial Sparen - mit kleinstem Anteil Sparen - mit effektivster Beleuchtung Aufteilung Haushaltsverbrauch in Deutschland in % Raumheizung Kühl-, Gefrierschränke 7 Warmwasseraufbereitung elektronische Geräte Waschmaschinen, Trockner Beleuchtung Sonstiges

10 Einsparpotenzial / Amortisation Brenndauer: 1,2 Jahr 24 Std (Dauerbeleuchtung) 24 Std Zeit In vielen Restaurants / Geschäften gilt: weil die Amortisation abhängig von der Brenndauer der Sparlampen ist, je länger sie an sind, desto eher der break even point. Von Morgens bis in die Nacht.

11 Lichtqualität & Architektur Beispiel Velux LichtAktiv Haus: LichtAktiv Haus in Hamburg-Wihelmsburg Das deutsche Experiment im Rahmen des Projekts Model Home 2020 Eine von der VELUX Gruppe unterstütze Initiative. Attraktive Architektur mit hohem Wohnwert, Behaglichkeit, reichlich Tageslicht und frischer Luft die aktuelle Fotostrecke zum VELUX LichtAktiv Haus zeigt, wie die Zukunft des Bauens und Wohnens aussehen könnte. Dank eines innovativen Modernisierungskonzepts erreicht das grunderneuerte Siedlerhaus aus den 1950er Jahren sogar CO2-Neutralität im Betrieb. [Foto: velux_luftaufnahme_lah_001.jpg].

12 Lichtqualität & Architektur Beispiel : Donau-UNI Krems (Österreich) Leben hinter Glas Eine Untersuchung des Zusammenhangs von Lichtmangelerscheinungen und dem Aufenthalt in Innenräumen Helligkeit Erytthembildung (Hautrötung) Vitamin D3-Photosynthese Melatonin-Suppression Schlussfolgerungen: Es kann als belegt gelten, dass ein ursächlicher Zusammenhang zwischen der Evidenz des epidemischen Auftretens von Strahlungsmangelerscheinungen und dem lang andauernden Aufenthalt hinter Glasscheiben im Inneren von Gebäuden besteht. Ein alter Hut? Vorgetragen am Symposium L + G

13 Lichtqualität & Architektur Ausblick: gesundes Tageslicht in Innenräumen Einbeziehung neben: Sonnenscheindauer, Höhenwinkel Wärmedurchgangskoeffizient Abschirmwirkungen hochfrequenter Funkwellen Auch Photopathologische Wirkungen Photophysioloische Wirkungen Die Industrie- Reaktion Beispiel :Saint-Gobain-Glas

14 Lichtqualität und Verbraucherinfos Technische Informationen in textlicher Form hier Tischleuchte mit LED-Lampe; Vertrieb ALDI Nord Wahr- heits- gehalt?

15 Lichtqualität und Verbraucherinfos Technische Informationen in Piktogramm- Form hier Tischleuchte mit Energiesparlampe ; Vertrieb ALDI Nord Dies sind keine Wohlfühl- Infos!

16 Übersicht Das Wirkungsspektrum der Sonne Das Wirkungsspektrum der Sonne Einflüsse auf den Menschen Wie wir sehen

17 Was Licht ist hier: elektromagnetische Welle mit Wellenlängen 380 nm 780 nm z. T. bläulich z. T. rötlich bestehend aus allen Regenbogenfarben

18 Einfluss auf biologische Systeme Haut Auge - Vitamin D - Pigment - circadianer Rhythmus Auge - Helligkeit - Farben Haut / Gewebe - Körpertemperatur!?!?!? UV C-A blau VIS IR A-C

19 Einfluss auf biologische Systeme In DIN u. a. beschrieben: Effekt Bereich [nm] Max.[nm] Inaktivierung von Mikroorganismen Licht reaktiviert Hautalterung Abh. Hauttyp auch Therapie Vitamin D Bildung Hormoncharakter Schädigung Augenlinse Schädigung Retina Photosynthese

20 Mögliche Folgen von Vitamin D-Mangel Bluthochdruck Herzerkrankungen Brustkrebs Dickdarmkrebs Osteoporose Infektionskrankheiten wie Tuberkulose Rachitis Multiple Sklerose Morbus Crohn Diabetis mellitus Typ 1 Allgemein erhöhte Sterblichkeit Aus Alexander Wunsch: Licht Mensch und Gesundheit Teil 1

21 Einfluss auf circadianen Rhythmus DIN V Seit dem Nachweis der melanopsinhaltigen Ganglienzellen beim Menschen und deren spektraler Empfindlichkeit im Blauen ist es nicht mehr ausreichend, optische Strahlung ausschließlich nach der in der DIN beschriebenen photometrischen Wirkungsfunktion zu bewerten.

22 Einfluss auf circadianen Rhythmus Was war passiert? Entdeckung von Brainard Entdeckung Sensoren speziell für Melatoninsteuerung durch BRAINARD und THAPAN in maximale Empfindlichkeit der Sensoren bei 450 nm. Je mehr blaues Licht auf diesen Rezeptor fällt, desto weniger Melatonin wird vom Organismus produziert. Umgekehrt: blaues Licht ist stressfördernd.

23 Sonnenlicht als Taktgeber Sonnenlicht synchronisiert unseren Bio-Rhythmus Die Uhren des Menschen ticken unterschiedlich

24 Mögliche Folgen von Schlaf-Mangel Dummheit Unsexy Kürzeres Leben

25 Mögliche Folgen kurzwelliges Licht DIN V schmalbandiges, kurzwelliges Licht bewirkt: Unterdrückung Melatoninausscheidung Anstieg der Herzrate beeinflusst Thermoregulation Verstärkt Wachheit Verändert EEG Verschiebt Phasen des circadianen Systems Inaktivierung von Mikroorganismen

26 Einfluss auf biologische Abläufe außerdem Durch blaues Licht in einem Bereich von 435 bis 440nm können im Auge auch photochemische Prozesse ausgelöst werden, die zu Netzhautschädigungen führen können

27 Wie wir sehen Skotopisches Sehen (Nachtsehen; sw) Stäbchen (120 Mio) Hohe Anzahl Hohe Empfindlichkeit Photopisches Sehen (Tag sehen; Farbe) Zäpfchen (6 Mio) Geringere Anzahl als Stäbchen Geringere Empfindlichkeit

28 Farberkennung beim Menschen Rot L-Zapfen (563 nm gelbgrün) Grün M-Zapfen (534 nmsmaragdgrün) Blau S-Zapfen (420 nm blauviolett)

29 Einfluss auf biologische Abläufe Signalverarbeitung Schwarzweiß Sehen Signalverarbeitung farbiges Sehen Rot-Grün Schwäche:

30 Übersicht Farbtemperatur Entstehung von Farben Farbindex spektrale Zusammensetzung

31 Natürliches + künstliches Licht Natürliche Lichtquellen Sonnenlicht, Feuer, Glühwürmchen Künstliche Lichtquellen - Temperaturstrahler Glühlampe, Halogenlampen, Kerzen - Nieder-und Hochdrucklampen Leuchtstofflampen, Energiesparlampen - kristalline Systeme LED Lampen

32 Eine Anleihe aus der Astronomie Die Farben der Sterne geben Aufschluss über ihre Oberflächentemperatur Beispiel Sternbild Orion Lichtfarbe Temperatur

33 Alles strahlt -die Farbtemperatur Thermische Strahler = Planck sche Strahler T Sonne ca C Oberflächentemp. C = K

34 Die Farbtemperatur als Vergleich Mittels der Farbtemperatur können natürliche und künstliche Beleuchtungen miteinander verglichen werden.

35 Die 2700K auf der Verpackung dt. Bezeichnung engl. Bez. Farbtemperatur Beschreibung Wirkung warmweiß (ww) Warm white K Gelbliches Licht Gemütlich neutralweiß (nw) Cool white K Weißes Licht Sachlich Tageslichtweiß (tw) Daylight > 5300K Tageslichtähnliches Licht Technisch Wichtig: Die Farbtemperatur entspricht nicht immer der Kennzeichnung Die Farbtemperatur sagt nichts über die Zusammensetzung des Lichts und die Farbwiedergabe von Objekten aus

36 Die Ermittlung der Farbtemperatur x + y + z = 1 Weiß: x=0,33 y=0,33 z=0,33

37 Der K-Wert auf der Verpackung LED Philips 2700K gem: 3106K ESL SIM PEX 2700K gem: 2916K Glühlampe 60W gem: 2764 LED OSRAM Cool white gem: 7254

38 Wie Farben entstehen: additiv Die Grundfarben der additiven Farbmischung Kombination aller 3 Farben ergibt weiß rot grün blau + + +

39 Wie Farben entstehen: subtraktiv Die Grundfarben der subtraktivenfarbmischung. Das Licht wird durch Farbfilter ausgeblendet oder von Pigmenten absorbiert gelb magenta cyan + + Kombination aller 3 Farben ergibt schwarz +

40 Ein Blick durchs Prisma Beispiel Entstehung von weißem Licht: 1. Zusammensetzung aus allen Spektralfarben Sonnenlicht Senegal 2. Zusammensetzung aus einzelnengrund-und Mischfarben Energiesparlampe

41 Beispiel LED Beleuchtung Spektrum Kombinationen ermöglichen Kombinationen ermöglichen beliebig viele Farben 3 LED und alle Farben

42 Die Farbe von Oberflächen Abhängig von Absorption und Reflektion Je weißer, desto mehr Reflektion, desto kühler bleibt Oberfläche Je dunkler, desto mehr Absorption, desto wärmer wird Oberfläche Grundfarben werden selbst reflektiert Bei Mischfarben wird die Kombination von Grundfarben reflektiert Farbton ist von spektraler Zusammensetzung abhängig

43 Der Farbwiedergabe-Index ist die Auswirkung der Strahlung einer Lichtquelle auf den Farbeindruck von Objekten, im Vergleich zum Farbeindruck einer Referenzlichtquelle (DIN 6169) Referenzlichtquelle: < 5000K: Thermische Strahler > 5000K: natürliches Tageslicht z.b. D65 Hängt ab von: Spektralen Eigenschaften der Lichtquelle Spektrale Reflexionseigenschaften des Objekts Farbstimmung des Betrachters

44 Der Farbwiedergabe Index R a Einfallendes reflektiertes Referenz - Licht Einfallendes reflektiertes künstliches Licht 1. 2.?!?

45 Der Farbwiedergabe Index Ra DIN 6169 Optimalster Wert = 100 (thermischer Strahler) Ra Wert Ra : Ra : Ra : Ra : < 60 Licht Qualität Ausgezeichnete Farbwiedergabe gute Farbwiedergabe Mittlere Farbwiedergabe Mangelnde Farbwiedergabe Lichtquelle Tageslicht Glühlampen Halogenlampen Farbwiedergabe index (Internet!) Kompaktleuchtstoff lampen Leuchtstofflampen De Luxe bis ??? LED

46 Der Farbwiedergabe Index Ra ist ein Mittelwert der Farbwiedergabe von 8 Farben. Doch es gibt noch weitere Testfarben nach DIN 6169 :

47 Der Farbwiedergabe-Index R Optimalster Wert = 100 (thermischer Strahler) Ra = (R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8) / 8 (Der 8 Farben Trick) Ri Index R 1-15 Index ESL Gut und Günstig Sonnenlicht vormittags OSRAM LED 10W ww OSRAM Glühlampe 60W Tageslicht mittags 6500K Farbe Nr.

48 Farbindex und Farbtemperatur OSRAM Parathom E14 WW 1,6W = 10W Glühl. 2886K Ra 66,2 OSRAM Parathom E14 kw 1,6W = 10W Glühl. 5418K Ra 74,7 > < 80 Typ R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 R 11 R 12 R 13 R 14 R 15 Ra OSRAM LED ww 61,7 84,5 89,5 53,5 61,0 77,4 70,4 31,8-50,2 64,7 42,1 53,1 66,4 94,4 54,6 66,2 OSRAM LED kw 73,0 79,4 81,7 75,0 73,3 70,2 83,0 62,4-14,2 48,6 70,7 46,4 73,9 89, ,7

49 Beurteilung der Lichtqualität Neben Chemie Physikalisch baubiologischen Kriterien Licht - Intensität (Helligkeit) - Lichtfarbe + Natürlichkeit - Farbwiedergabe (R a ) - spektrale Zusammensetzung - Flimmern Elektrosmog - elektrische Felder - magnetische Felder - Funkwellen - Ultraschall

50 Anforderungen an Lichtquellen Berücksichtigung Circadianer Wirkungsfaktoren (Gall, Schierz, Uni. Ilmenau): Farbwiedergabe Maximale Sprünge des Lichtspektrums Circadiane Wirkung Blaulichtgefährdunghrdung Zusätzliche baubiologische Forderungen Unterdrückung Lichtflimmern (Taktung/Pulsung des Lichts) Keine hochfrequenten Wellen Keine elektrischen + magnetischen Felder Keine giftigen Inhaltsstoffe und Ausgasungen

51 Vergleich Lichtspektren 100% UV B UV A MeS VIS IR nm

52 Das Spektrum der Sonne Ozon- Wasser/dampf Absorptionsbanden

53 Spektrum von Glüh-u. Halogenlampen 100,0 99,5 99,0 98,5 98,0 Vergleich Farbindexe 99,0 98,7 Durchschnitt Tempstr 99,4 99,2 IKEA 100W Kugel matt 99,8 99,8 XQ-lite ECO Halogen 70W (100W) 2850K RA-Farbindex R15 Farbindex 9,77% 0,98% 0,10% Vergleich Wellenlängenbereiche 0,41% 0,17% Durchschnitt Tempstr 7,99% 6,60% 8,56% 0,36% 0,19% 0,13% 0,12% IKEA 100W Kugel matt XQ-lite ECO Halogen 70W (100W) 2850K klar UVB UVA Me Sup Durchsch

54 Spektrum von Energiesparlampen 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 Vergleich Farbindexe 80,1 71,8 74,1 64,7 Durchschnitt ESL LIVARNO LIDL 11W (48W) warmweiß 570lm 2700K E27 87,8 86,8 NARVA BIO light 23W(100W) 1050lm E27 RA Index R15 Farbindex 100,00% 50,00% 25,00% 12,50% 6,25% 3,13% 1,56% 0,78% 0,39% 0,20% Vergleich Wellenlängenbereiche 2,82% 0,99% 16,97% 15,50% Durchschnitt 0,42% 1,56% LIVARNO LIDL 11W (48W) warmweiß 570lm 2700K E27 0,24% 34,73% 4,02% NARVA BIO light 23W(100W) 1050lm E27 UVB UVA Me Sup Durchsch

55 Spektrum von LED-Lampen 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 80,0 Vergleich Farbindexe 71,8 64,7 91,8 86,8 Durchschnitt LED Pro Idee LEDON 600lm 10W 2700K E27 RA Index R15 Farbindex 100,0% 50,0% 25,0% 12,5% 6,3% 3,1% 1,6% 0,8% 0,4% 0,2% 0,1% 0,0% Vergleich Wellenlängenbereiche 18,5% 16,5% 17,4% 0,3% 0,3% 0,3% 0,3% 0,1% 0,1% Durchschnitt Pro Idee LEDON 600lm 10W 2700K E27 UVB UVA Mel Sup

56 Baubiologische Messmöglichkeiten: Beispiel Lichtflimmern: Acer Netbook Volle Helligkeit Gedimmte Helligkeit

57 Baubiologische Messmöglichkeiten: Beispiel Funksender Energiesparlampe + LED Energiesparlampe LED

58 Fazit: Das Spektrum von Glüh-oder Halogenlampen ist derzeit durch nichts anderes zu ersetzen.

59 Dipl. Ing. Joachim Gertenbach Baubiologie und Umweltmesstechnik