Lichtimmissions-Prognosegutachten

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1 MX ELEKTRONIK D BERLIN (GERMANY) Prof. Dr.-Ing. Peter Marx Am Kleinen Wannsee 12 J Fon: 0049-(0) Commerzbank AG Fon: 0049-(0) BLZ: Mobil: Kto.-Nr.: [email protected] BIG (SWIFT)-Code: COBADEFFXXX IBAN-Code : DE Steuer-Nr.: 25/435/ Ust-IdNr.: DE Marcel Adam Landschaftsarchitekten Weinbergstraße Potsdam T F [email protected] Ihr Zeichen Mein Zeichen Nachricht vom Datum M. Adam Prof. Mx/P Lichtimmissions-Prognosegutachten Betr.: Erstellung eines Lichtimmissions-Prognosegutachtens für eine Flutlichtanlage auf dem geplanten Fußballplatz Lerchensteig 55 in Potsdam-Bornim Inhaltsverzeichnis Seite Lichttechnische Anforderungen 2 Rechtsgrundlagen 2 Gebietsart 2 Örtliche Gegebenheiten 2 Lichtimmissionen 7 Berechnung der Flutlichtanlage 8 Leuchtendaten 9 Ergebnisse der Beleuchtungsberechnungen 18 Ermittlung der vertikalen Beleuchtungsstärken 23 Berechnung der psychologischen Blendung 39 Zusammenfassende Bewertung 44 Anhang 45 Lichttechnische Anforderungen: Die DIN EN für Sportstättenbeleuchtung (Flutlichtanlagen) beschreibt drei Beleuchtungsklassen, die für sportliche Betätigungen im Freizeitbereich bis hin zum internationalen Wettbewerb reichen. Beim lokalen bis regionalen Liga-Spielbetrieb sind 200 Lux erforderlich (Beleuchtungsklasse II).

2 - 2 - Großfeld 60 x 90m, alternativ 2 Kleinfelder 45 x 60m. Für das Großfeld sollten 6 Masten mit minimal 16 m eingeplant werden. Rechtsgrundlagen Lichtrichtlinie: Messung und Beurteilung von Lichtimmissionen, Beschluss des LAI vom Bundes-Immissionsschutzgesetz vom (BGBl. I.3830) Empfehlungen für die Messung, Beurteilung und Minderung von Lichtimmissionen künstlicher Lichtquellen, LiTG-Druckschrift 12.3 vom Mai 2011 LAI Hinweise zur Messung, Beurteilung und Minderung von Lichtimmissionen 2012 und 2014 Gebietsart nach BauNVO Die Wohnbebauung um den Sportplatz herum ist 6 BauNVO als Allgemeines Wohngebiet ausgewiesen. Örtliche Gegebenheiten Bild 1. Grundstück Lerchensteig 55 in Potsdam-Bornim

3 - 3 - Bild 2. Satellitenbild des Sportplatz-Geländes Bild 3. Lageplan

4 - 4 - Bild 4. Satellitenbild und Lageplan des Fußballplatz Satellitenbild und Lageplan des Fußballplatz. Auf der rechten Seite befinden sich ein- und zweigeschossige Gebäude in denen z. Z.Flüchtlinge untergebracht sind. Die Entfernungen von der ungefähren Mitte des Fussballplatzes zu den Fensterfronten, beginnend rechts oben im Uhrzeigersinn betragen etwa 68 m, 82 m und 101 m. Auf der linken Seite befinden sich 4 Doppelhäuser 2-stöckig. Die Entfernungen von der Mitte des Fussballplatzes zu den Fensterfronten, beginnend links oben entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn betragen ungefähr 109 m,136 m und 156 m. Es wurden Fotos aus der Mitte des geplanten Fußballfeldes in Richtung der umliegenden Gebäude angefertigt.

5 - 5 - Bild 5. Lageplan mit Angabe der Richtungen der Fotoaufnahmen Bild 6. Lageplan mit Angabe der Richtungen der Fotoaufnahmen, vergrößert

6 - 6 - F1 F2 F3

7 - 7 - F9 Lichtimmissionen Lichtimmissionen gehören zu den schädlichen Umwelteinwirkungen, wenn sie nach Art, Ausmaß oder Dauer geeignet sind, Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit oder für die Nachbarschaft herbeizuführen. Genehmigungsbedürftige Anlagen sind gemäß 5 Abs.1 Nr.1 und 2 BImSchG so zu errichten und zu betreiben, dass schädliche Umwelteinwirkungen durch Licht nicht hervorgerufen werden können und dass Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen, insbesondere durch die dem Stand der Technik entsprechenden Maßnahmen zur Emissionsbegrenzung getroffen wird. Zu den Licht emittierenden Anlagen zählen künstliche Lichtquellen aller Art, wie z.b. Außenleuchten auf Straßen, Parkplätzen, Grünanlagen, Scheinwerfer zur Beleuchtung von Sportstätten, von Verladeplätzen und für Anstrahlungen sowie Lichtreklamen, aber auch hell beleuchtete Flächen, wie z.b. angestrahlte Fassaden oder selbst leuchtende Plakatflächen, Plakatsäulen, LED-Lichtwerbeanlagen, LED-Video-Bildwände, Lichtkunstanlagen usw. Raumaufhellung von Wohnräumen, insbesondere von Schlafzimmern Die Raumaufhellung von Wohnräumen wird durch die mittlere vertikale Beleuchtungsstärke in der Fensterebene beschrieben. Wird die mittlere Beleuchtungsstärke am Immissionsort maßgeblich durch andere Lichtquellen bestimmt, sollen Maßnahmen an der zu beurteilenden Beleuchtungsanlage solange ausgesetzt werden, wie die Anlage nicht wesentlich zur Gesamtbeleuchtungsstärke beiträgt. Ändert sich die Lichtaussendung in kürzerem Rhythmus als 5 Minuten, handelt es sich um Wechsellicht. Hier müssen ggf. Erhöhungsfaktoren zwischen 1,5 bis 5 je nach dem Grad der Auffälligkeit berücksichtigt werden. Bei farbigem Licht muss ggf. zusätzlich der Erhöhungsfaktor 2 angesetzt werden. E F

8 - 8 - Für nichtperiodisches Licht abstrahlende LED-Video-Anlagen gibt es z. Z. keine Beurteilungsempfehlungen. Wechsellicht- und Farbzuschlag sind nicht zu kumulieren. Es gilt der höhere Zuschlag. Für die Differenzbildung sind die Beleuchtungsstärkewerte E F,i (mit) und E F,i (ohne) an den Messpunkten i zu messen, die sich bei eingeschalteter (d.h. mit) und bei ausgeschalteter (d.h. ohne) künstlicher Beleuchtung ergeben. Der durch die zu beurteilende Anlage verursachte mittlere Beleuchtungsstärkewert errechnet sich aus: E F 1 n n E F, i ( mit) EF, i ( ohne) i 1 Wenn E F größer als E Fzul + 20% ist, sind Maßnahmen zur Reduzierung der Vertikalbeleuchtungsstärke erforderlich. Tabelle 1: Immissionsrichtwerte der zulässigen mittleren Beleuchtungsstärke E F in der Fensterebene von Wohnungen während der Dunkelstunden Berechnung der Flutlichtanlage Es sind 6 Masten mit 16m Masthöhe und 22 LED-Scheinwerfern FL20 Maxi mit Lumen mit 10 Neigung vorgesehen. Der Wartungsfaktor ist 1,0 bei h und + 10 C Umgebungstemperatur.

9 - 9 - Bild 7. 3D-Darstellung der geplanten LED-Flutlichtanlage Leuchtendaten 1.1 Siteco, Floodlight 20 maxi LED P... (!5XA7695F3F1A) Datenblatt Sportplatz Lerchensteig, Lichtimmissionsberechnung: : !5XA7695F3F1A Fluter-Mastaufsatz Floodlight 20 maxi LED PL44T Floodlight 20 maxi LED, Fluter, primäre Lichtlenkung mit Linse, aus PMMA, primäre lichttechn. Abdeckung: Abdeckscheibe, aus Einscheiben-Sicherheitsglas, klar, Lichtaustritt: direkt strahlend, Montageart: Anbau, LED-Lichtstrom: lm, Lichtfarbe: 750, Farbtemperatur: 5000K, Vorschaltgerät: EVG Premium, Steuerung: Leistungsreduzierung, Überhitzungsschutz, elektronische Leistungsreduzierung, mit Klemme, 10polig, max. 2,5mm², Netzanschluss: V, AC, 50/60Hz, LED-Einheit, Leuchtenmodul, aus Aluminium, Druckguss, pulverbeschichtet, Siteco eisenglimmer (DB 702S), Gehäuse-Rahmen, aus Aluminium, Druckguss, pulverbeschichtet, Siteco eisenglimmer (DB 702S), Tragbügel, aus Stahl, pulverbeschichtet, Siteco eisenglimmer (DB 702S), DALISchutzart (gesamt): IP66, Schutzklasse (gesamt): SK I (Schutzerdung), Prüfzeichen: CE, ENEC in Vorbereitung, Ballwurfsicherheit: ballwurfsicher, Verpackungseinheit: 1 Stück Lichtverteilung: PL44T Werkseinstellung: Lichtstromanteil=100% (Dimmstufe linear = 254)

10 Leuchtendaten Leuchten-Wirkungsgrad : 100% Leuchten-Lichtausbeute : lm/w Klassifikation CIE Flux Codes : UGR 4H 8H (20%, 50%, 70%) C0 / C90 : 32.0 / 30.4 Betriebsmittel : EVG Premium tot. Systemleistung : 911 W Länge : 975 mm Breite : 730 mm Höhe : 450 mm Bestückung mit Anzahl : 2 Bezeichnung : LED 5000K / CRI >= 70 Leistung : 455W Farbe : 5000K Lichtstrom : lm Farbwiedergabe :

11 Bild 8. Lichtstärkeverteilungs-Diagramme PL44T

12 Bild 9. Lichtstärkeverteilungen, PL44T PL44T Bild 10. LED-Fluter PL44T

13 Siteco, Floodlight 20 maxi LED PL33 (!5XA7693F3G1A) Datenblatt Objekt Anlage Projektnummer Datum : Sportplatz Lerchensteig : Lichtimmissionsberechnung : : Siteco Beleuchtungstechnik GmbH An Osram Business Lerchensteig1b Seite 4/43 Hersteller: Siteco!5XA7693F3G1A Fluter-Mastaufsatz Floodlight 20 maxi LED PL33 Floodlight 20 maxi LED, Fluter, primäre Lichtlenkung mit Linse, aus PMMA, primäre lichttechn. Abdeckung: Abdeckscheibe, aus Einscheiben-Sicherheitsglas, klar, Lichtaustritt: direkt strahlend, Montageart: Anbau, LED Lichtstrom: lm, Lichtfarbe: 750, Farbtemperatur: 5000K, Vorschaltgerät: EVG Basic, Steuerung: Leistungsreduzierung, Überhitzungsschutz, elektronische Leistungsreduzierung, mit Klemme, 4polig, max. 2,5mm², Netzanschluss: V, AC, 50/60Hz, LED-Einheit, Leuchtenmodul, aus Aluminium, Druckguss, Gehäuse-Rahmen, aus Aluminium, Druckguss, Tragbügel, aus Stahl, EIN/AUSSchutzart (gesamt): IP66, Schutzklasse (gesamt): SK I (Schutzerdung), Prüfzeichen: CE, ENEC in Vorbereitung, Ballwurfsicherheit: ballwurfsicher, Verpackungseinheit: 1 Stück Lichtverteilung: PL33 Werkseinstellung: Lichtstromanteil=100% Leuchtendaten Leuchten-Wirkungsgrad : 100% Leuchten-Lichtausbeute : lm/w CIE Flux Codes : UGR 4H 8H (20%, 50%, 70%) C0 / C90 : 33.6 / 30.0 Betriebsmittel : EVG Basic tot. Systemleistung : 911 W Länge : 975 mm Breite : 730 mm Höhe : 450 mm Bestückung mit Anzahl : 2 Bezeichnung : LED 5000K / CRI >= 70 Leistung : 455W Farbe : 5000K Lichtstrom : lm

14 Bild 11. Lichtstärkeverteilungs-Diagramme PL33

15 Bild 12. Lichtstärkeverteilungen, PL33 PL33 Bild 13. Lichtfluter PL33

16 Bild 14. Geplante Lage des Fußballfeldes Bild 15. Beleuchtungsstärken mit Farbdarstellung

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18 Die Flutlichtanlage erfüllt die Anforderungen der Beleuchtungsklasse II.

19 Bild 16. Lage der vorhandenen ein- und zweistöckigen Gebäude

20 Bild 17. 3D - Darstellung der auf dem Grundstück vorhandenen Gebäude Für die Ermittlung der Raumaufhellung durch vertikale Beleuchtungsstärken, verursacht durch die Flutlichtanlage, kommen die rosa gefärbten senkrechten Hauswände mit Fenstern in Frage Bild 18. Flachbau

21 Bild 19. Zweistöckige Gebäude Bild 20. Zweistöckige Gebäude

22 Bild 21. Einfamilienhäuser Bild 22. Einfamilienhaus

23 Bild 23. Einfamilienhäuser Ermittlung der zulässigen vertikalen Beleuchtungsstärken Bei ausgeschalteter Flutlichtanlage wird eine vertikale Beleuchtungsstärke von 1 lx, verursacht durch andere künstliche Lichtquellen, z.b. Straßen- und Wegeleuchten, angenommen. Für die Differenzbildung sind die Beleuchtungsstärkewerte E F,i (mit) und E F,i (ohne) an den Messpunkten i zu messen, die sich bei eingeschalteter (d.h. mit) und bei ausgeschalteter (d.h. ohne) künstlicher Beleuchtung ergeben. Der durch die zu beurteilende Anlage verursachte mittlere Beleuchtungsstärkewert errechnet sich aus: E F 1 n n E F, i ( mit) EF, i ( ohne) i 1 Wenn E F größer als E Fzul + 20% ist, sind Maßnahmen zur Reduzierung der Vertikalbeleuchtungsstärke erforderlich. Zulässig sind für allgemeine Wohngebiete von 6:00 Uhr bis 22:00 Uhr 3 lx + 20 % = 3,6 lx und von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr 1 lx + 20 % = 1,2 lx zulässig.

24 Bild 24. Plan der Flutlichtanlage mit 6 Masten und zugeordneten 22 LED-Flutern Beurteilung der Raumaufhellungen an den Fensterflächen des Gebäudes 55: Berechnungsergebnisse für die vertikalen Beleuchtungsstärken (Raumaufhellungen) an verschiedenen ausgewählten senkrechten Gebäudeflächen mit Fenstern zeigen die folgenden Tabellen bis :

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26 Der x-maßstab bezeichnet hier die Höhe der Fassade, die bei 1m über dem Boden anfängt und 5m hoch ist und somit bis in 6m höhe reicht und das Erdgeschoss und den ersten Stock abbildet. Der y-maßstab bezeichnet die Länge des Gebäudes (ca. 38 m).

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32 Zulässig sind für allgemeine Wohngebiete von 6:00 Uhr bis 22:00 Uhr 3 lx + 20 % = 3,6 lx und von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr 1 lx + 20 % = 1,2 lx zulässig. Wenn ein Spielbetrieb nur zwischen 6:00 Uhr bis 22:00 Uhr stattfindet, wird die zulässige vertikale Beleuchtungsstärke von 3,6 lx an diesen Flächen eingehalten. Siehe Lux-Werte in den Tabellen bis Beurteilung der Raumaufhellungen an den Fensterflächen der Einfamilienhäuser 294, 295, 296, 297, 298 und 299: Zulässig sind für allgemeine Wohngebiete von 6:00 Uhr bis 22:00 Uhr 3 lx + 20 % = 3,6 lx und von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr 1 lx + 20 % = 1,2 lx zulässig.

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39 Wenn ein Spielbetrieb nur zwischen 6:00 Uhr bis 22:00 Uhr stattfindet, wird die zulässige vertikale Beleuchtungsstärke von 3,6 lx auch an diesen Flächen eingehalten. Siehe Lux-Werte in den Tabellen bis Bild 25. Die Simulation zeigt als Ergebnis eine immissionsarme Beleuchtung mit den ausgewählten LED-Lichtflutern Psychologische Blendung durch Lichtquellen Für die Störwirkung sind die Leuchtdichte L der Blendlichtquelle, die Umgebungsleuchtdichte und der Raumwinkel, vom Betroffenen aus gesehen, maßgebend. Die Beurteilung der Blendung - verursacht durch die Leuchtdichte gilt nur unter der Voraussetzung, dass vom Immissionsort aus bei üblicher Position des Beobachters der Blick zur Blendquelle hin möglich ist. Als Blickrichtung wird dann dieser Blick zur Blendquelle hin angenommen, weil sich das Auge im Allgemeinen unwillkürlich zur Blendlichtquelle hinwendet, da diese häufig das auffälligste Sehobjekt im Gesichtsfeld ist.

40 Bild 26. Skizze zur psychologischen Blendung Als Konvention zur Berechnung von Werten für die maximale tolerable mittlere Leuchtdichte L max einer technischen Blendlichtquelle wird für den Bereich des Immissionsschutzes folgende Beziehung festgelegt: Es bedeuten: L max k L U S L max maximal tolerable Leuchtdichte einer Blendlichtquelle in cd/m 2, gemittelt über den L U S zugehörigen Raumwinkel S Maßgebende Leuchtdichte der Umgebung der Blendlichtquelle in cd/m 2. Falls die aus Messungen ermittelte Umgebungsleuchtdichte L U, mess kleiner als 0,1 cd/m 2 ist, wird mit L = 0,1 cd/m 2 gerechnet U Raumwinkel der vom Immissionsort aus gesehenen Blendlichtquelle in sr k Proportionalitätsfaktor; er dient zur Festlegung der Immissionsrichtwerte L max Der Anwendungsbereich der Gleichung wird auf 0,1 cd/m² L 10 cd/m² und 10-7 sr U 10-2 sr beschränkt. S Die mittlere Leuchtdichte L S der zu beurteilenden Blendquelle soll die berechneten Werte L max + 40% nicht überschreiten. Wenn L S größer als L max + 40% ist, sind Maßnahmen zur Reduzierung der Störleuchtdichten erforderlich. Diese Werte beziehen sich auf Beleuchtungsanlagen die mehrmals in der Woche, jeweils länger als eine Stunde eingeschaltet sind.

41 Tabelle 4 : Proportionalitätsfaktor k zur Festlegung der maximal zulässigen mittleren Leuchtdichte L max technischer Lichtquellen während der Dunkelstunden Berechnung der psychologischen Blendung für den Immissionsort Fenster im EG in der Mitte der Fassade Nord des Gebäudes 55 Die leuchtende Fläche des LED-Fluters beträt 610 mm x 620mm = 0,378 m 2 Bild 27. Skizze zur Berechnung der psychologischen Blendung

42 Bild 28. Detail-Skizze zur Berechnung der psychologischen Blendung Bzgl. der psychologischen Blendung sind Fenster im EG in der Mitte der Fassade Nord des Gebäudes 55 am kritischsten. Von diesem Immissionsort kann der eingezeichnete Lichtfluter Nr.1 auf dem Leuchtenmast xx direkt gesehen werden. Der Beobachter am Fenster im EG in der Mitte der Fassade Nord des Gebäudes 55 sieht den LED-Fluter Nr.1 auf dem Leuchtenmast unter einem Elevationswinkel von 24,4 gegen die Horizontale. Die projizierte leuchtende Fläche des LED-Fluters ist A = 0,378 m 2 x cos 76 = 0,0915 m 2 cd/m 2 Der Beobachter sieht eine mittlere Leuchtdichte von L = 7042 cd / 0,0915 m 2 = cd/m 2 Der Raumwinkel Fluters ergibt sich zu S der vom Immissionsort direkt gesehenen abstrahlenden Fläche des LED- S = A / r 2 = 0,0915 m 2 / (35,8 m) 2 = 0, sr r ist die Entfernung von der Mitte des Fensters im Erdgeschoss bis zur Mitte der leuchtende Fläche des LED-Fluters (Luftlinie). Die übliche nächtliche Leuchtdichte in der Umgebung des Sportplatzes ist L u = 0,2 cd/m 2. Die vom Immissionsort A gesehene zulässige Leuchtdichte der LED-Video-Display wird mit nachstehender Formel berechnet: L max k L U S Der Immissionsrichtwert k für die psychologische Blendung beträgt für Wohngebiete von 6:00 Uhr bis 20:00 Uhr k = 96, von 20:00 Uhr bis 22:00 Uhr k = 64 und von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr k = 32.

43 K = 32 von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr Lu 0,2 cd L max k , m s Lmax,zul = L max + 40 % = 1694 cd/m cd/m 2 = 2371 cd/m 2 Für Wohngebiete ist von 6:00 Uhr bis 20:00 Uhr k = 96 20:00 Uhr bis 22:00 Uhr k = 64 und von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr k = 32 zulässig. Hieraus folgt, dass die maximale Blendleuchtdichte in den Dunkelstunden für diesen Immissionsort von 6:00 Uhr bis 20:00 Uhr 7114 cd/m 2 20:00 Uhr bis 22:00 Uhr 4742 cd/m 2 und von 22:00 Uhr bis 6:00 Uhr 2371 cd/m 2 betragen darf. Die gesehene Leuchtdichte des LED-Fluters in Richtung dieses kritischen Immissionsortes in Höhe von L = 7042 cd / 0,0915 m 2 = cd/m 2 liegt über den zulässigen LAI-Werten. Eine Reduzierung der Blendleuchtdichte auf die zulässigen Leuchtdichtewerte kann durch geeignete Abschirmbleche erreicht werden.

44 Zusammenfassende Bewertung Wenn ein Spielbetrieb nur zwischen 6:00 Uhr bis 22:00 Uhr stattfindet, wird die maximal zulässige vertikale Beleuchtungsstärke von 3,6 lx an den senkrechten Genäudeflächen - siehe Lux-Werte in den Tabellen bis eingehalten. Empfehlung des Gutachters: Anbringung von mindestens einem Lichtabschirmblech an dem LED-Fluter Nr. 11 am Mast C in Richtung der Fenster im EG in der Mitte der Fassade Nord des Gebäudes 55. Ggf. Anbringung weiterer Abschirmbleche nach Erstellung der Flutlichtanlage und Durchführung von Leuchtdichtemessungen an den LED-Flutern. Die Berechnung erfolgte ohne Berücksichtigung der belaubten Bäume und Sträucher auf dem umliegenden Gelände des Fußballplatzes, d.h. im Sommerhalbjahr dürfte durch die Belaubung die Lichtimmission noch geringer sein. Ausführung der Flutlichtanlage mit 6 Masten und 22 LED-Lichtflutern, eine Dimmung der LED- Fluter sollte vorgesehen werden. Mit diesen Maßnahmen kann der Spielbetrieb in den Dunkelstunden bis 20 Uhr (ggf. auch bis 22 Uhr) durchgeführt werden. Hinweis: Diese Lichtimmissionsuntersuchung gilt nur für die Errichtung der Flutlichtanlage- Planung mit Siteco LED-Flutern. Prof. Dr.-Ing. Peter Marx Sachverständiger für Lichttechnik Beuth Hochschule Berlin University of Applied Sciences Prof. Dr.-Ing. Peter Marx, i.r. Fachbereich VII - Elektrotechnik und Feinwerktechnik Labor für Elektronische Messtechnik Luxemburger Str. 10 D Berlin - Germany

45 Anhang Lichttechnische Zuammenhänge bei der Beleuchtung: Lichtstrom, Lichtstärke, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte