Innovative Beleuchtungskonzepte

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1 Zukunftsraum Schule: Energieeffiziente Schule Sparsam gebildet Innovative Beleuchtungskonzepte Dr.-Ing. Jan de Boer Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart

2 Innovative Beleuchtungskonzepte Überblick - Anforderungen - Energieeffiziente Beleuchtung - Beispiel - Planungswerkzeuge

3 Anforderungen Anforderungen an Beleuchtungstechnik: DIN Unterrichtsräume Feste Sitzplatzanordnung Variable Sitzplatzanordnung Fachräume E m =300 lx (500 lx), UGR <=19 Sonstige Nutzungen Sport Bibliotheken E m =500 lx, UGR<=19 Gemeinschaftsräume Aufenthalt Quelle: FGL E m =300 lx, UGR<=22 E m =200/500 lx, UGR<=19 E m =200 lx, UGR<=22

4 Anforderungen Anforderungen an Beleuchtungstechnik: DIN EN Überarbeitung der DIN EN 12464: Licht und Beleuchtung, Teil 1: Arbeitstätten in Innenräumen - Entwurf liegt vor (Einspruchverhandlung Dez. 2009) - Hintergrundbeleuchtungsstärke - Neues Kriterium: Zylindrische Beleuchtungsstärke in 1,2m Höhe, Standard: 50 lx; für gute visuelle Kommunikation: 150 lx - Bildschirmarbeitsplätze: Anpassung an verbesserte Entspiegelung der Bildschirme (bis zu 3000 cd/m²)

5 Fassaden Energieeffiziente als natürliche Beleuchtung Leuchten Einflussfaktoren auf den Energiebedarf 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

6 Installierte Leistung: P installiert Beleuchtungstechnik Reflexionsgrade Potential: 20% bis 35% Potential: bis 20 %

7 EUP-Richtlinie: Glühlampenverbot 1.

8 EUP: Glühlampenverbot 1. Quelle: LITG

9 Lichtausbeute: LEDs und OLEDs

10 LEDs und Allgemeinbeleuchtung LEDs werden die Allgemeinbeleuchtung durchdringen Datenquelle Osram

11 Lichterzeugung: Halbleiterlichtquellen: LEDs - Funktionsprinzip: Anregung dotierter Festkörperkristalle Weißleuchtende LEDs durch Farbmischung oder Lumineszenzkonversion - Eigenschaften Geringe Größe, lange Lebensdauer, niedrige Ausfallraten, stoßfest, keine IR oder UV Strahlung Lichtausbeuten heute bei ca. 95 lm/w für weiße LEDs, Potential bei 120 lm/w? - Technische Herausforderungen Probleme der Wärmeabgabe Farbkonstanz im Fertigungsprozeß - Preise Im Sinkflug: 2006: 80 / 1000 lm; 2009: / 1000 lm Zum Vergleich Leuchtstofflampe: ca. 1-2 / 1000 lm

12 LEDs in der Allgemeinbeleuchtung Substitutionstechniken: brightlight Philips

13 LEDs in der Allgemeinbeleuchtung T 5 Leuchtstofflampe: Ca. 3 FH 14/865 Energieeffizienzklasse A, Lichtstrom 1100lm, Lampenleistung 14W, Mittlere Nennlebensdauer 20000h, Sockel G5, Farbwiedergabestufe (Klasse 1B), Farbtemperatur 6500K, Lampenform Stab, Lichtfarbe 865, Rohrdurchmesser 16mm, Länge 549mm, Ringdurchmesser 16mm, in Verbindung mit Warmstart-EVG Stunden mittlere Lebensdauer

14 LEDs in der Allgemeinbeleuchtung Substitutionstechniken: brightlight Osram Neue Lösungen: Konstruktive Integration Lampe und Leuchte, flächiges Licht nimbus Philips Designspotter, Schoemaker

15 Effektive Betriebszeit: t effektiv Anwesenheit Tageslicht Nutzungszeit und Tageslichtangebot Büros Schulen - Bewegungsmelder - Zeitschaltungen Potential: bis 25 % Potential: über 50%

16 Effektive Betriebszeit: t effektiv Verbesserung Tageslichtversorgung Tageslichtabhängige Kunstlichtkontrolle Ein Aus Tafelbeleuchtung Fensterfernes Leuchtenband Ein gedimmt Aus Fensternahes Leuchtenband Ein gedimmt Aus Tageslichtabhängig Aus

17 Beispiel Beispiel: Energiebedarf / Stromkosten Klassenraum Endenergiebedarf Beleuchtung [kwh/(m²a)] 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Stromkosten [ /(m²a)] 0,0 1,0 2,0 3,0 100% Licht an 100% Licht an Unsaniert Unsaniert Saniert, inkl. Kontrolle ΔQ Licht,pr 21 kwh/m²a Saniert, inkl. Kontrolle 1,4 /m²a 0,0 15,0 30,0 45,0 60,0 75,0 Primärenergiebedarf Beleuchtung [kwh/(m²a)] - Klassenzimmer: 50 m² - Nutzungsdauer der Beleuchtungsanlage: 15 Jahre - Mögliche Investitionen:

18 Beispiel Beispiel: Strategien Sanierung Potential Beleuchtung: ca. 20 kwh/m²a, primär Rein Energetisch Motivierte Sanierung Einbeziehung von Sowieso - Maßnahmen Sowieso - Leuchten - Anstriche - Sonnenschutz Investitionen - Leuchten - Anstriche - Sonnenschutz - Kontrollsysteme Investitionen - konventionelle Kontrollsysteme - Tageslichtfunktion bei Sonnenschutz unwirtschaftlich wirtschaftlich

19 Planungswerkzeuge Planungswerkzeuge - DIN V , EN ENBW Lichtexperte - Beleuchtung mittlerweile Standard in Energiesoftware - Lichtsoftware (frei verfügbar) DIALLUX RELUX Spezialtools: ENBW Licht-Experte Fassadenauslegung

20 Planungswerkzeuge Planungswerkzeuge - DIN V , EN ENBW Lichtexperte - Beleuchtung mittlerweile Standard in Energiesoftware - Lichtsoftware (frei verfügbar) DIALLUX RELUX Spezialtools: ENBW Licht-Experte Fassadenauslegung

21 Innovative Beleuchtungskonzepte Ausblick - Beleuchtungsqualität: DIN EN : Erhöhte Anforderungen - Beleuchtungskomponenten: EUP-Richtlinie Neue Lichtquellen kommen Zunächst differenziert zu betrachten - Beleuchtungssysteme Verschärfung Anforderungen (EnEV 2012) Erhöhte Anforderungen an Lichtmanagement