Prinzipien biologisch wirksamer Beleuchtungsplanung

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1 Prinzipien biologisch wirksamer Beleuchtungsplanung am konkreten Beispiel des Neubaus eines ProdukAonsgebäudes der IWL WerkstäFen für behinderte Menschen Prof. Dipl.-Ing. Mathias Wambsganß 1 Johannes Zauner M.Sc. 1 Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Herbert Plischke 2 Dipl. Psychologe Markus Bunt 2 1 lll lichtplaner + ingenieure, München mw@3lpi.de 2 Hochschule München herbert.plischke@hm.edu Foto: Zumtobel Inhalt Ich spreche nicht über: Biologische Wirksamkeit von Licht aus medizinischer Sicht DIN SPEC / DIN V /... Details aus dem Projekt IWL (Architektur und Energiekonzept) Ich möchte sprechen über: Projekthistorie Lichtplanung konvenaonell und erweitert Inbetriebnahme Monitoring Sozialwissenschaeliche Begleiforschung Projektbilder

2 Projekthistorie Projekthistorie Foto: Zumtobel

3 Projekthistorie Lichtplanung konven?onell Nutzer

4 Lichtplanung konven?onell Öffnungen Geometrie Oberflächen PosiAon Leuchte Blendung UGR Standort Umgebung Tageslicht Kunstlicht VerschaFung Blendung DGP Nutzer Tageslichtautonomie TQ Lichtmanage -ment Inbetriebnahme Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen PosiAon Leuchte Blendung UGR Standort Umgebung Tageslicht Kunstlicht VerschaFung Blendung DGP Nutzer Tageslichtautonomie TQ Lichtmanage -ment Inbetriebnahme

5 Spektral aufgelöster Reflek?onsgrad %" 100" 90" 80" 70" 60" Reflek.onsdaten'Oberflächen' absolut' % Reflektionsdaten Oberflächen bewertet nach sc(λ) mel (λ) bewertete Reflektion integral: 87,7% 79,5% Fichte Unbehandelt Anstrich 1 Verdünnt 1:10 Anstrich 1 Verdünnt 1:5 Anstrich 1 Verdünnt 1:1 Anstrich 1 Unverdünnt Anstrich 2 1x 50" 40" ,5% Anstrich 2 2x Anstrich 3 1x 30" 20" 10" 0" 280" 300" 320" 340" 360" 380" 400" 420" 440" 460" 480" 500" 520" 540" 560" 580" 600" 620" 640" 660" 680" 700" 720" 740" 760" 780" Wellenlänge'(nm)' Wellenlänge (nm) Anstrich 3 2x Anstrich 4 1x Anstrich 4 2x Anstrich 5 m. Bariumsulfat Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes PosiAon Leuchte Blendung UGR Standort Umgebung Tageslicht Kunstlicht VerschaFung Blendung DGP Nutzer Tageslichtautonomie TQ Lichtmanage -ment Inbetriebnahme

6 Spektral aufgelöstes Shed Verglasung: U g Vorgabe:! 1,0 W/m 2 K Glas 1 g-wert 0,27! Tau 460nm 0,47 Glas 2 g-wert 0,27! Tau 460nm 0,53 g-wert 0,32 g-wert 0,27 Glas 3 g-wert 0,32! Tau 460nm 0,60 Steigerung Glas 1 zu Glas 2! 12,7% Steigerung Glas 1 zu Glas 3! 27,6% 460nm Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes PosiAon Leuchte Blendung UGR Standort Umgebung Tageslicht Kunstlicht VerschaFung Blendung DGP Nutzer Tageslichtautonomie TQ E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Lichtmanage -ment Inbetriebnahme

7 E hor und E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Beleuchtungsstärke horizontal (Lux) Tageslichtverlauf Arbeitsfläche Tageslichtversorgung: Fassade Süd und Sheddach Tageslichtversorgung: Sheddach 0 0 7:00 10:00 13:00 16:00 7:00 10:00 13:00 16:00 7:00 10:00 13:00 16:00 7:00 10:00 13:00 16:00 diffuser Tag klarer Tag diffuser Tag klarer Tag Beleuchtungsstärke zylindrisch (Lux melanopisch bewertet) Tageslichtverlauf Augpunkthöhe Tageslichtversorgung: Fassade Süd und Sheddach Tageslichtversorgung: Sheddach Prognose Tageslichtautonomie auf Basis E hor und E zyl, mel - Tageslicht-Beleuchtungsstärken aus SimulaAonsstudie - stündlich aufgelöst für klare und diffuse Tage in jedem Monat - gewichtet anhand von Sonnenscheinwahrscheinlichkeiten für den Standort Tageslichtautonomie ab 500 lx E hor auf Höhe der der Arbeitsfläche Arbeitszeit (8-17 Uhr) Autonomie für biologische Wirksamkeit ab 250 lx E zyl, mel auf Augpunkthöhe Wirkzeit (8-11 Uhr) Beleuchtungsstärke horizontal (Lux) Tageslichtverlauf Arbeitsfläche 1600 Tageslichtversorgung: Fassade Süd und Sheddach 1400 Tageslichtversorgung: Sheddach :00 10:00 13:00 16:00 7:00 10:00 13:00 16:00 diffuser Tag klarer Tag 36% Beleuchtungsstärke zylindrisch (Lux melanopisch bewertet) Tageslichtverlauf Augpunkthöhe 900 Tageslichtversorgung: Fassade Süd und Sheddach 800 Tageslichtversorgung: Sheddach :00 10:00 13:00 16:00 7:00 10:00 13:00 16:00 diffuser Tag klarer Tag 53% Basis opamiertes Tageslichtkonzept (Steigerung TQ mifel von 2,43% auf 3,40% (+40%))

8 Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes PosiAon Leuchte Blendung UGR Standort Umgebung VerschaFung Blendung DGP Nutzer Tageslicht Kunstlicht a mel, v biologischer Wirkfaktor Tageslichtautonomie TQ E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Lichtmanage -ment Inbetriebnahme a mel,v biologische Wirkfaktoren T16 / Kelvin / a mel,v 1,26 LED / Kelvin / a mel,v 0,6

9 Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes Standort Umgebung VerschaFung Blendung DGP Tageslichtautonomie TQ E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Nutzer Kunstlicht Lichtmanage -ment Inbetriebnahme Tageslicht PosiAon Leuchte Blendung UGR a mel, v biologischer Wirkfaktor E zyl, mel ortsaufgelöst E zyl ortsaufgelöst bei 1,5m Höhe E zyl, mel liegt nicht grafisch sondern nur tabellarisch vor WichAg! Zonierung entwickeln und Varianten staasasch bewerten

10 Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes Standort Umgebung VerschaFung Blendung DGP Tageslichtautonomie TQ E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Nutzer Kunstlicht Lichtmanage -ment Tageslicht PosiAon Leuchte Blendung UGR a mel, v biologischer Wirkfaktor E zyl, mel ortsaufgelöst Inbetriebnahme circadiane Circadiane Ziel war auch die Vermeidung einer Konstantlichtregelung

11 Circadiane Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes Standort Umgebung VerschaFung Blendung DGP Tageslichtautonomie TQ E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Nutzer Kunstlicht Lichtmanage -ment Tageslicht PosiAon Leuchte Blendung UGR a mel, v biologischer Wirkfaktor E zyl, mel ortsaufgelöst Inbetriebnahme circadiane Evalua?on

12 Evalua?on Evalua?on Überblick)Messphase)3)Maschinenhalle)(S2)) 1000"Lux" 900"Lux" 800"Lux" 700"Lux" Ez,mel_S2" Eh_S2" Ez_S2" Eh_Aussen" biologisch" wirksame" Phase" 50000"Lux" 40000"Lux" 600"Lux" 500"Lux" Schwellwert"Eh" 30000"Lux" 400"Lux" 20000"Lux" 300"Lux" Schwellwert"Ez,mel" 200"Lux" 10000"Lux" 100"Lux" 0"Lux" 0"Lux" 4:30" 5:00" 5:30" 6:00" 6:30" 7:00" 7:30" 8:00" 8:30" 9:00" 9:30" 10:00" DokumentaAon durch Video im Zeitraffer

13 Evalua?on DokumentaAon durch Video im Zeitraffer Lichtplanung erweitert Öffnungen spektral aufgelöster Reflek?onsgrad Geometrie Oberflächen spektral aufgelöstes Standort Umgebung VerschaFung Blendung DGP Tageslichtautonomie TQ E zyl, mel orts- und zeitaufgelöst Monitoring BegleiSorschung Nutzer Kunstlicht Lichtmanage -ment Inbetriebnahme Tageslicht Evalua?on PosiAon Leuchte circadiane Blendung UGR a mel, v biologischer Wirkfaktor E zyl, mel ortsaufgelöst

14 Monitoring und BegleiSorschung Licht- und Energiemonitoring über alle technischen Gewerke lll lichtplaner + ingenieure, München Prof. Mathias Wambsganß / Johannes Zauner MA Begleiforschung zur biologischen Wirksamkeit von Licht Hochschule München Prof. Dr. Herbert Plischke / Dipl. Psychologe Markus Bunt Licht- und Energiemonitoring

15 Licht- und Energiemonitoring kwh$ 80" 70" 60" 50" 40" 30" 20" 10" 0" " " Indirektkomponente" Direktkomponente" Licht- und Energiemonitoring Vergleich$Stromverbrauch$Prognose$$/$"Messung"$:$Haupthalle$ " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " Verbrauch"øA7Tag" Prognose"ø"A7Tag"

16 BegleiSorschung (Zwischenergebnisse Stand 09/2015) Untersuchung zu den Effekten von dynamischer Beleuchtung auf Mitarbeiter im Tagbetrieb hinsichtlich: Körperlicher Befindlichkeit Psychischer Befindlichkeit Schlafqualität Arbeitszufriedenheit BegleiSorschung (Zwischenergebnisse Stand 09/2015) Untersuchungszeitraum: 24 Monate ggf. Follow-up bzw. Erweiterung der Studie auf 36 Monate Untersuchungsdesign: Pro Jahr insgesamt 4 Testphasen 2 Testphasen (staasche vs. dynamische Beleuchtung) in den Wintermonaten 2 Testphasen (dynamische vs. staasche Beleuchtung) in den Sommermonaten Im zweiten Jahr Crossover-Design (gespiegelte Darbietung der Beleuchtungsbedingungen) mit ebenfalls insgesamt 4 Testphasen

17 BegleiSorschung (Zwischenergebnisse Stand 09/2015) Messinstrumente: Itemauswahl des Berner Fragebogens zum Wohlbefinden für Erwachsene BFW/E (Grob et al., 1995) Beschränkung auf die zur Bildung der Skalen Körperliche Beschwerden und Lebenszufriedenheit notwendigen Items WHO-5-Fragebogen zum Wohlbefinden (WHO, 1998) Itemauswahl des SF-B (Görtelmeyer, 2005) Erfassung der Schlafqualität der zurückliegenden zwei Wochen Stanford Sleepiness Scale (Hoddes, 1972) AdapAon der Beantwortung in Form einer Gesichterskala (Smileys) Weitere Fragen zur Beurteilung der Schlafqualität und Arbeitszufriedenheit (bezogen auf den jeweiligen Tag bzw. die vorangegangene Nacht), Beantwortung ebenfalls auf einer Gesichterskala BegleiSorschung (Zwischenergebnisse Stand 09/2015) Sample: n=23 (aufgrund von Ausfällen ergab sich bei einzelnen Testzeitpunkten eine zahlenmäßig deutlich reduzierte SAchprobe) SAchprobenbeschreibung: Mitarbeiter mit besonderen BeeinträchAgungen sowie die betreuenden Gruppenleiter Methodische Besonderheit: Die eingesetzten Messinstrumente wurden mit beratender Unterstützung des Sozialdienstes und der Gruppenleiter an die Fähigkeiten der Teilnehmer adapaert

18 BegleiSorschung (Zwischenergebnisse Stand 09/2015) In den Wintermonaten ergaben sich folgende sta?s?sch bedeutsamen Ergebnisse: SF-B (Paarvergleiche auf Item-Ebene): Während der Phase des dynamischen Beleuchtungsszenarios zeigte sich ein signifikant verkürztes Zei?ntervall zwischen dem Schlafengehen und dem tatsächlichen Einschlafen (Z = -2,047; p<.05)... wird signifikant seltener über Kopfschmerzen in der Frühe berichtet (Z = -2,132; p<.05) Zudem zeigte sich eine signifikante Erhöhung des Gesamtscores beim WHO-5, was auf eine Steigerung des Wohlbefindens hindeutet (T1: Md = 62,00, T2: Md = 76,00, Z = -2,077, p<.05) BegleiSorschung (Zwischenergebnisse Stand 09/2015) In den Sommermonaten ergab sich folgendes sta?s?sch bedeutsames Ergebnis: Signifikante Zunahme des Skalenwertes Körperliche Beschwerden beim BFW/E, was aufgrund der Polung der Items mit einer Reduk?on von körperlichen Symptomen wie Magenschmerzen, AppeAtlosigkeit, Schwindel, starke Kopfschmerzen etc. einhergeht. (T3: Md = 3,06; T4: Md = 3,63; Z = -2,016; p<.05)

19 Fazit Biologisch wirksames Licht ist mit vorhandenen Werkzeugen planbar Planung muss frühzeiag mit der Kubatur beginnen Planung muss eingebefet sein in einen integralen Planungsprozess Spektrale InformaAonen von Gläsern und Materialien müssen bekannt sein Begleitung der Inbetriebnahme ist unabdingbar Der Planungs- und Betreuungsaufwand ist höher Das Monitoring zeigt Stand 09/15 erwartete höhere Energieverbräuche Die Begleiforschung zeigt Stand 09/15 erste signifikant posiave Effekte der Lichtlösung Dank an die Projektbeteiligten! Insbesondere: Herrn Ludger Escher Betriebsleiter IWL und Bauherrenvertreter Frau Sabine Djahanschah Deutsche BundessAeung Umwelt Zumtobel AG München / Dornbirn Foto: 3lpi

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