Umsetzung neuer Lichtkonzepte bei der Sanierung von Laborgebäuden Laborrunde Berlin 04.05.2007 Referent: Helmut Bleher Ingenieurbüro Müller & Bleher
Müller & Bleher Müller & Bleher Unternehmen Bürostandorte Gesellschafter Geschäftsführende Gesellschafter Personelle Struktur Ingenieurbüro für Elektrotechnik, Beleuchtungs- und Fördertechnik gegründet 1989 von Hans-Joachim Müller und Helmut Bleher Filderstadt, Radolfzell München Berlin Hans-Joachim Müller Mario Müller Helmut Bleher Helmut Bleher Mario Müller Hubertus Eggert (München) 75 Mitarbeiter/innen davon 5 Architektinnen/Ingenieure in der Beleuchtungsplanung Helmut Bleher Mario Müller
Institute und universitäre Gebäude Projekte MPI für Physik komplexer Systeme in Dresden Brenner + Partner MPI für chemische Physik in Dresden Schuck Architekten MPI für Zellbiologie und Genetik in Dresden Henn Architekten MPI Campus Golm, Potsdam AS-Plan MPI für Metallurgie in Stuttgart Brenner + Partner Institut für Plasmaphysik in Greifswald Henn Architekten Max Bergmann Zentrum, Dresden Hammes Krause Ar. MPI für Entwicklungsbiologie in Tübingen Fritsch+Tschaidse MR - Zentrum Tübingen Fritsch+Tschaidse MPI GV Rechenzentrum AS-Plan Universität Potsdam Geb. 25, Geb.26, Geb..27 AS-Plan Hahn-Meitner Institut Hochfeldmagnet DGI Hahn-Meitner Institut Neutronenleiterhalle DGI BAM Bundesanstalt für Materialforschung kleyer.koblitz.letzel freivogel Architekten MRT Gebäude MDC GlassKramerLöbbert Universität Würzburg, Institute für med. Forschung Gerber Architekten Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg Heinle, Wischer + P. MPI für Plasmaphysik, Greifswald MPI für Zellbiologie, Dresden MPI, Greifswald MPI, Greifswald MPI, Greifswald FMI, Uni München - Garching MPI, Campus Golm MPI für Entwicklungsbiologie Forschungszentrum Caesar, Bonn Forschungszentrum Caesar, Bonn
Institute und Gebäude Pharmaindustrie Projekte Fakultät für Mathematik und Informatik, München Zentrum für Prionenforschung LMU München Sanierung Chemisches Institut, Uni Konstanz Pathologie Uni Freiburg Universität Heidelberg, Schwerionentherapie BMBW Architekten Henn Architekten UBA Konstanz Rolf+Hotz Arch. Nickl + Par tner MRT 7Tesla DKFZ Heinle, Wischer + P. Partikeltherapieanlage Rhön Klinikum Caesar Bonn Life & Brain Bonn Boehringer Ingelheim PQC Boehringer Biberach K 91 Boehringer Biberach H 122 Boehringer Biberach H 84 Boehringer Biberach G 144 Novartis Campus WSJ 352 Novartis Campus WSJ 177 Roche Penzberg Abbott Ludwigshafen Hammes Krause Arch BMBW Architekten BMBW Architekten BMBW Architekten KOP Henn Architekten HWP Planungsges. Riegler-Riewe Arch. Tadao Ando Souto de Moura Arch. LSMW / HWP BMBW Architekten Müller & Bleher betreute in den letzten 10 Jahren über 60 Institute und andere universitäre Gebäude von der Planung über die Bauleitung bis hin zur Übergabe an den Bauherrn.
Sind Laborräume nur Werkstätten oder mehr...
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Spannungsfeld Beleuchtungsplanung im Labor Faktoren: RAUM - Raumstruktur - Raumnutzung - farbliche Gestaltung - Lüftungskonzept - Außenbezug NUTZER / KUNDE - bisher gewohntes Umfeld - Grad der allgemeinen Zufriedenheit - physische Faktoren (Alter, Brillenträger,...) - Erwartungshaltung Investitionskosten Energiekosten Wartungskosten BELEUCHTUNG - Sehkomfort - Lichtfarbe - Helligkeitsverteilung - Akzente ARBEIT - Art der Arbeit - Arbeitszeiten - erforderliche Sehleistung - Konzentration - Arbeitsatmosphäre
Inhaltsverzeichnis Rahmenbedingungen und Kriterien zur Umsetzung neuer Lichtkonzepte EnEV2006 / DIN V 18599 Beleuchtung einer Zone Energiepass Energiewerte, Energieeinsparpotentiale Energieeinsparpotentiale und Energiereduzierung Energieeinsparung EN12464-1 sowie DIN 5035 Teil 7 (Beleuchtung von Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen) Definition des Bereichs der Sehaufgabe Beleuchtungsqualität Beleuchtungsplanung Wartungsfaktoren Tageslicht Sonnen- und Blendschutz Beleuchtungssteuerung Fazit
EnEV2006 / DIN V 18599 - Einleitung Ende 2002: 2002/91/EG Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden Ziel: Reduzierung des Energieverbrauchs in Gebäuden Verringerung der Freisetzung von Treibhausgasen Umsetzung in nationales Recht bis 2006. Zur Umsetzung der EU-Richtlinie in nationales Recht wurde die Normenreihe erarbeitet. DIN-V 18599 Energiebedarf von Gebäuden Überarbeitung der EnEV2002: Geplante EnEV2006 : Erweiterung der primärenergetischen Aufwendungen für Gebäudeklimatisierung und Beleuchtung Einführung von Energieausweisen für den Gebäudebestand Aushängen von Energieplaketten für öffentliche, stark frequentierte Gebäude
Die DIN-V 18599 Teil 1: Allgemeines Definitionen, Vorgehensweisen, Zonierungen, Primär-energiefaktoren, Umwelteinflüsse Teil 2: Nutzwärme- und Kältebedarf einer Zone Teil 3: Nutzwärme- und Kälte für die Luftaufbereitung Teil 4: Endenergiebedarf für die Beleuchtung einer Zone Teil 5: Endenergiebedarf für die Heizung Teil 6: Endenergiebedarf für die Wohnungslüftungsanlage Teil 7: Endenergiebedarf für die Kältebereitstellung Teil 8: Endenergiebedarf für Trinkwarmwasser Teil 9: Bewertung multifunktionaler Erzeugungsprozesse Teil 10: Randbedingungen
Die Beleuchtung einer Zone Früherer Ansatz: Betrachtung des Gebäudes als Gesamtkomplex Neuer Ansatz: Betrachtung von Bereichen gleicher Nutzung (Zonen) Energetische Einflüsse, die bei der Beleuchtung zu berücksichtigen sind: Anschlussleistung des Beleuchtungssystems die Tageslichtversorgung der Zone Einsatz von Beleuchtungskontrollsystemen (Präsenzmelder, Tageslichtsteuerung) Nutzungsanforderungen Es ist zu beachten: Es geht ausschließlich die Beleuchtung zur Erfüllung der Sehaufgabe und ggf. des unmittelbaren Umgebungsbereiches ein. Beleuchtung zu dekorativen Zwecken werden nicht in die Bewertung einbezogen. Generell müssen die Anforderungen an die Wartungswerte der Beleuchtungsstärke der DIN EN 12464 berücksichtigt werden. Die künstliche Beleuchtung wirkt als Wärmequelle in der thermischen Zonenbilanz und fließt auf monatlicher Basis in das in Teil 2 beschriebene thermische Modell. Im Winter ist die künstliche Beleuchtung zur Herabsetzung des Heizwärmebedarfs nutzbar. Im Sommer kann die künstliche Beleuchtung die Überhitzungsgefahr und somit den Energiebedarf für Kühlung vergrößern.
Der Energiepass Quelle: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) Die Richtlinie sieht vor, daß die Gesamtenergieeffizienz für das Gebäude dargestellt werden soll. Energieausweise müssen gemäß EU-RL 2002/91/EG zugänglich gemacht werden, bei: Errichtung eines Gebäudes Kauf einer Immobilie Neuvermietung einer Immobilie Hinzu kommt die Aushangpflicht bei Gebäuden: in denen öffentliche Dienstleistungen realisiert werden Publikumsverkehr herrscht die eine Nettogrundfläche größer 1.000 m² haben Unabhängig vom Verkauf oder Neuvermietung!
Energiewerte / Energieeinsparpotential / Energiereduzierung Elektrischen Energieeinsatzes (Strom) in Laborgebäuden Beleuchtung 10 15 % HLSK 20 25 % Geräte 65 70 % Reduzierung des Energieeinsatzes der Beleuchtung durch: Einsatz von Leuchtmitteln mit hoher Lichtausbeute (lm / W) Betrieb der Leuchtmittel an Vorschaltgeräten mit geringer Verlustleistung (EVG) Verwendung von Leuchten mit hohem Leuchtenbetriebswirkungsgrad Berücksichtigung des Einflusses der Raumgröße bei gleicher Beleuchtungsstärke Definition der Sehaufgabe und des Arbeitsbereichs günstige Raumgestaltung zur Erzielung eines hohen Beleuchtungswirkungsgrads (Reflexionsflächen/Einrichtung) Reduzierung der künstlichen Beleuchtung bei ausreichend Tageslicht Reduzierung der künstlichen Beleuchtung bei Abwesenheit
Energieeinsparpotential / Energiereduzierung - Leuchtmittel Lichtausbeute verschiedener Leuchtmittel (ohne Bewertung Vorschaltgerät): Glühlampen Quecksilberdampflampen Halogenglühlampe 20 Leuchtstofflampen T8 Kompakt-Leuchleuchtstofflampen Leuchtstofflampen T38 Halogenmetalldampflampen 40 LEDs bis Leuchtstofflampen T5 60 80 Natriumdampf-Hochdrucklampen Lichtausbeute in lm / W alte Leuchtmittel 100 120 Natriumdampf-Niederdrucklampen bis Moderne Laborleuchten 140 160 180 Beispiel: Vorschaltgeräte bei gleicher Lampenleistung Leuchtmittel 18 Watt zusätzlicher Verbrauch KVG + 10 Watt EVG + 2 Watt
Leuchtstofflampe und EVG Vorteile von Leuchtstofflampen und Kompakt-Leuchtstofflampen: 2 Baugrößen von Leuchtstofflampen für Allgemeinbeleuchtung: T8 (d = 26 mm) und T5 (= 16 mm) T5-Leuchtmitteln mit hohe Lichtausbeute bis zu 18.000 Stunden Betriebszeit mit EVG in 5 Weißnuancen erhältlich: Warmton (2.700 K), warmweiß (3.000 K), neutralweiß (3.500-4.000 K), tageslichtweiß (5.000-6.500 K) und Skywhite (Osram; 8.000 K) zahlreiche Wattagen erhältlich: T5 14 W - 80 W; rund: T5 FC 22 W - 60 W T8 18 W - 58 W; rund: L 22 W - 60 W TC-L 18 W - 80 W TC-DEL 10 W - 26 W TC-TEL 13 W - 70 W (teilweise auch 120 W) (Abbildungen aus Osram Online Katalog)
Leuchtstofflampe und EVG Vorteile von EVGs: (Elektronische Vorschaltgeräte) flackerfreier Sofortstart längere Lampenlebensdauer größere Lichtausbeute des Systems (EVG und Lampe) Funktionen Lampenzündung, Strombegrenzung und Kompensation sind im Vorschaltgerät enthalten! Auch für Gleichspannung und somit für Notbeleuchtungsanlagen geeignet Hochfrequenzbetrieb verhindert Stroboskop- und Flimmereffekt geringer Einfluss der Schalthäufigkeit durch Warmstart (definierte Vorheizzeit) automatische Lampenabschaltung am Lebensdauerende Dimmbarkeit Vorteile von DALI EVG: (Digital Adressable Lighting Interface) standardisierte und adressierbare Schnittstelle zur Beleuchtung keine externen Schaltrelais mehr nötig Betriebsgeräte können individuell (max. 64), in Gruppen (max.16) oder alle gemeinsam angesprochen werden folgende Einstellungen sind hinterlegt: Lichtszenenwerte, Gruppenzugehörigkeit, individuelle Adresse, Dimmgeschwindigkeit, Lichtwert bei Unterbrechung der Steuerleitung oder bei Netzunterbrechung, Begrenzung von max. und min. Lichtniveau Adressvergabe erfolgt bei der Inbetriebnahme individuelle Rückmeldung des Lampen- und Gerätestatus
Energieeinsparung Maßnahmen: Einsatz von Leuchten mit elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) statt mit konventionelle VG Einsatz von Leuchten mit moderner Spiegelrastertechnik oder Mikroprismenoptik Einsatz von Leuchtmitteln T 5 (16mm) statt T 8 (26mm) Ca. 50 % Energieeinsparung gegenüber alten Leuchten Bei ca. 1750 2000 h Betriebsstunden/Jahr, installierte Flächenleistung ca. 15 W/m², Zusätzlich: Erhöhung der Leuchtmittel-Lebensdauer von ca. 9.000 h auf 18.000 h Flackerfreies Licht Ca. 50 % weniger Wartungskosten Bei Einhaltung der Wartungsintervalle
Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat sich der Laborbetrieb wesentlich verändert.
Definition des Bereichs der Sehaufgabe gemäß EN 12464-1 sowie DIN 5035-7 Laborräume haben heute höhere Anforderung an die Qualitätsmerkmale der Beleuchtung gegenüber früher. Daher sind mindestens die Standards der EN 12464-1 (Bildschirmarbeitsplatz/Büro) einzuhalten.
Definition des Bereichs der Sehaufgabe gemäß EN 12464-1 sowie DIN 5035-7 Die Kriterien von Beleuchtungsqualität a) Beleuchtungsstärke b) Leuchtdichtekontrast (Leuchtdichteverteilung) c) Blendungsbegrenzung d) Lichtfarben und Farbwiedergabe e) Räumliche Verteilung des Lichts (Lichtrichtung) f) Tageslichtanteil 2 3 1 > x x Sehaufgabe: Sehrelevante Elemente der auszuführenden Arbeit. Bereich der Sehaufgabe: Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeführt wird. Unmittelbarer Umgebungsbereich: den Bereich der Sehaufgabe umgebende, sich im Gesichtsfeld befindende Fläche von min. 0,5m Breite. Regal-/Schrankflächen Bereich der Sehaufgabe im Büro: Bildschirmarbeit (1) Besprechung (2) Schrank- und Regalflächen (3) >2x > x Unmittelbarer Umgebungsbereich Bereich der Sehaufgabe
Definition des Bereichs der Sehaufgabe gemäß EN 12464-1 sowie DIN 5035-7 Sehaufgabe: Sehrelevante Elemente der auszuführenden Arbeit. Bereich der Sehaufgabe: Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeführt wird. Unmittelbarer Umgebungsbereich: den Bereich der Sehaufgabe umgebende, sich im Gesichtsfeld befindende Fläche von min. 0,5m Breite. Regalflächen bis 2m Höhe Die Kriterien von Beleuchtungsqualität a) Beleuchtungsstärke b) Leuchtdichtekontrast (Leuchtdichteverteilung) c) Blendungsbegrenzung d) Lichtfarben und Farbwiedergabe e) Räumliche Verteilung des Lichts (Lichtrichtung) f) Tageslichtanteil
Beleuchtungsqualität - Blendung Blendung Störungen durch zu hohe Leuchtdichten und / oder zu große Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld Grundsätzlich werden zwei Formen der Blendung klassifiziert: - Physiologische Blendung tritt z. B. auf, wenn direkt in eine Lichtquelle geblickt wird und dies eine Herabsetzung der Sehleistung zur Folge hat. - Psychologische Blendung tritt bei längerem Aufenthalt in ungünstig beleuchteten Räumen auf, führt auch zu Wohlbefindlichkeitstörungen und zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit. Sowohl die physiologische wie die psychologische Blendung tritt in zwei Formen auf: - Direktblendung (durch Lichtquelle wie Lampe, Leuchte, usw.) Bei dieser Art ist die Blendlichtquelle selbst im Umfeld der Sehaufgabe sichtbar. Sie hängt vor allem von der Leuchtdichte der Blendlichtquelle, ihrer Größe und ihrem Abstand zur Sehaufgabe ab. - Reflexblendung (durch Spiegelung hohe Leuchtdichten auf glänzenden Flächen) Bei dieser Art wird die Blendlichtquelle von der Sehaufgabe oder ihrem Umfeld reflektiert. Sie hängt zusätzlich vom Glanzgrad und der Lage der reflektierenden Oberflächen ab.
Beleuchtungsqualität - Blendung Blendung und UGR-Werte: Je kleiner der UGR-Wert ist, desto geringer ist auch die Wahrscheinlichkeit für eine Blendung, wobei der UGR-Wert mit zunehmender Raumgröße ansteigt. CIE Unified glare rating Verfahren - UGR Ein Blendungsbeispiel: Die Direktblendung durch Leuchten 1 Die Reflexblendung an horizontalen Sehaufgabe 2 Die Reflexblendung an vertikalen Sehaufgabe, z. B. Bildschirmen 3 Max. Leuchtdichte (mittel) von 1.000 cd/m² Für die Bewertung der Direktblendung wird die Leuchtdichte der Leuchten im Winkelbereich zwischen 45 und 85 berücksichtigt bei 65 rundum Güteklasse Wert UGR- Beurteilung Art der Tätigkeit A 16 Blendung kaum merkbar Technisches Zeichnen 1 19 Büroarbeit und CAD 2 22 Blendung merkbar Empfangsbereiche 3 25 Archive 28 Blendung störend Verfahrenstechnische Anlagen in der Industrie
Beleuchtungsqualität - Gleichmäßigkeit Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Verhältnis der kleinsten Beleuchtungsstärke zur mittleren Beleuchtungsstärke (oder zur maximalen Beleuchtungsstärke) auf einer Fläche. g 1 = E min / E m g 2 = E min / E max Der Arbeitsbereich muss so gleichmäßig wie möglich beleuchtet werden. Die Beleuchtungsstärke des unmittelbaren Umgebungsbereiches kann niedriger sein als die Beleuchtungsstärke des Bereiches der Sehaufgabe, darf aber die in der Tabelle angegebenen Werte nicht unterschreiten. Beleuchtungsstärke E m des Bereichs der Sehaufgabe Beleuchtungsstärke E m des unmittelbaren Umgebungsbereichs >= 750 lx 500 lx 500 lx 300 lx 300 lx 200 lx Gleichmäßigkeit >= 0,7 g1 = 1:1,43 Gleichmäßigkeit >= 0,5 g1 =1:2
Beleuchtungsqualität - Leuchtdichteverteilung Leuchtdichteverteilung und Reflexionsflächen Die Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld beeinflusst die Sehleistung und den Sehkomfort. Die Leuchtdichte auf Oberflächen ist abhängig vom Reflexionsgrad und der Beleuchtungsstärke auf dieser Fläche. Empfohlene Reflexionsgrade für Flächen: Decken: 0,6-0,9 Wände: 0,3-0,8 Arbeitsflächen: 0,2-0,6 Boden: 0,1-0,5 Effekte und Wirkungen von Leuchtdichteunterschieden: eine ausgewogene Leuchtdichteverteilung begünstigt die Sehschärfe und die Kontrastempfindlichkeit des Auges zu hohe Leuchtdichten können Blendung sowie Ermüdungserscheinungen hervorrufen die Leuchtdichteverteilung beeinflusst maßgeblich den Raumeindruck (monoton, spannend, strukturiert,...)
Beleuchtungsplanung - Lichtverteilung Direkte Lichtverteilung: Bei der direkten Lichtverteilung richtet die Leuchte das Licht direkt auf ein Objekt (Arbeitsfläche, Boden, Bild, usw.) Mögliche Effekte: - Modellieren von Objekten durch Licht und Schatten - Verringern der Helligkeitskontraste und Erleichtern der Tätigkeiten am Arbeits- oder Leseplatz - Brillanz durch Lichtpunkt mit extrem hoher Leuchtdichte - Erreichen räumlicher Differenzierung und aktiver Atmosphäre - Überbrücken großer Distanzen zwischen Objekt und Leuchte - Blendung möglich Indirekte Lichtverteilung: Bei der indirekten Lichtverteilung richtet die Leuchte das Licht ausschließlich auf reflektierende Wand- oder Deckenflächen. Mögliche Effekte: - Vermeiden von direkter Blendung und Spiegelungen - Erzeugen harmonischer und natürlicher Atmosphäre - gute Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke - gutes Mittel für die Grundbeleuchtung Direkte/Indirekte Lichtverteilung: Kombination aus direkter und indirekter Beleuchtung Überwiegender Einsatz in der Bürobeleuchtung und bei Wandleuchten
Wartungsfaktor Im Laufe des Betriebs nimmt die Beleuchtungsstärke bedingt durch Alterung und Verschmutzung der Lampen, der Leuchten und des Raumes ständig ab. Die zu erwartende Abnahme des Lichtstroms ist abhängig von der Wahl der eingesetzten Lampen, Leuchten und Betriebsgeräten sowie von den herrschenden Betriebs- und Umgebungsbedingungen. Deswegen muss diese Lichtstromabnahme bei der Planung einer Beleuchtungsanlage durch Berücksichtigung eines angemessenen Wartungsfaktors Rechnung getragen werden. Wartungswert der Beleuchtungsstärke: - Wert, unter dem die mittlere Beleuchtungsstärke auf einer bestimmten Fläche nicht sinken darf. Neuwert (Anfangswert) = Wartungswert / Wartungsfaktor Wartungsfaktor: - das Verhältnis vom Wartungswert zum Anfangswert der Beleuchtungsstärke Wartungsfaktor = Neuwert (Anfangswert) / Wartungswert oder: - Wartungsfaktor = LaWF LWF RWF LaWF: LWF: RWF: Lampenwartungsfaktor Leuchtenwartungsfaktor Raumwartungsfaktor Neuwert Wartungswert E m / lx Anlagenwert ohne Wartung Wartungszyklus 3 Jahre Wartungszyklus 3 Jahre Beispiel: dreijähriger Wartungszyklus
Wartungsfaktor Annahmen / Definitionen bei der Ermittlung des Wartungsfaktors im Lichtberechnungsprogramm RELUX: Beispielsweise: Ausgabe der ermittelten Wartungsfaktors im Wartungsplan
Beleuchtungsplanung neue Lichttechniken - Microprismen (Bezugsquelle: Siteco) Vorteile/Nachteile Microprismen Vorteile: - kein direkter Einblick auf das Leuchtmittel - reduzierte Reflexblendungen - keine Staubbelastung auf dem Leuchtmittel - unkomplizierter beim Leuchtmittelaustausch - einfaches Reinigen der Leuchte auch von unten Nachteile: - Qualität und BAP-Tauglichkeit müssen genau überprüft werden Siteco Philips AEG Vorteile/Nachteile BAP-Raster Vorteile: - sehr breites Herstellerspektrum - Ausführungen der Leuchtengehäuse in Stahlblech oder Aluminium marktüblich - kostengünstige Beschaffung Nachteile: - es müssen Handschuhe beim Austausch von Leuchtmitteln zum Entfernen des Rasters getragen werden Zumtobel
Beleuchtungsplanung neue Lichttechniken - Leuchtenanordnung
Leuchten parallel zur Fassade mit direkter Lichtverteilung Leuchten mit Raster und direkter Lichtverteilung: Kurze Laborzeile: E m = 705 lx g 1 = 1:1,48 Mittige Laborzeile: E m = 712 lx g 1 = 1:1,95 Mittiger AP: E m = 692 lx g 1 = 1:2,86 Lange Laborzeile: E m = 731 lx g 1 = 1:1,49 Wandorientierter AP: E m = 628 lx g 1 = 1:1,68
Leuchten parallel zur Fassade mit direkt / indirekter Lichtverteilung Leuchten mit Microprismentechnik und indirektem Lichtanteil: Kurze Laborzeile: E m = 590 lx g 1 = 1:1,41 Mittige Laborzeile: E m = 587 lx g 1 = 1:1,88 Mittiger AP: E m = 573 lx g 1 = 1:2,38 Lange Laborzeile: E m = 605 lx g 1 = 1:1,61 Wandorientierter AP: E m = 501 lx g 1 = 1:1,61
Leuchten parallel zur Fassade mit Unterschrank-/zusätzlicher Arbeitsbeleuchtung Leuchten mit Microprismentechnik und indirektem Lichtanteil: Kurze Laborzeile: E m = 993 lx g 1 = 1:1,48 Mittige Laborzeile: E m = 1050 lx g 1 = 1:1,64 Mittiger AP: E m = 631 lx g 1 = 1:2,01 Lange Laborzeile: E m = 1040 lx g 1 = 1:1,54 Wandorientierter AP: E m = 569 lx g 1 = 1:1,73
Leuchten senkrecht zur Fassade Leuchten mit Microprismentechnik und indirektem Lichtanteil: Kurze Laborzeile: E m = 561 lx g 1 = 1:1,23 Mittige Laborzeile: E m = 539 lx g 1 = 1:1,83 Mittiger AP: E m = 669 lx g 1 = 1:1,43 Lange Laborzeile: E m = 538 lx g 1 = 1:1,79 Wandorientierter AP: E m = 491 lx g 1 = 1:1,27
Leuchten senkrecht zur Fassade mit Unterschrank-/zusätzlicher Arbeitsbeleuchtung Leuchten mit Microprismentechnik und indirektem Lichtanteil: Kurze Laborzeile: E m = 970 lx g 1 = 1:1,38 Mittige Laborzeile: E m = 995 lx g 1 = 1:1,79 Mittiger AP: E m = 711 lx g 1 = 1:1,48 Lange Laborzeile: E m = 982 lx g 1 = 1:1,72 Wandorientierter AP: E m = 545 lx g 1 = 1:1,35
Tageslicht Tageslichtnutzung angestrebt oftmals Realität
Tageslicht Die Nutzung von Tageslicht in einem Raum ist abhängig von: der Größe und Lage der Fenster (Fassadenplanung) der Art und des Umfangs der Verschattungseinrichtung der örtlichen Verbauung sowie deren Reflexionsgrad die Entfernung des Arbeitsplatzes vom Fenster die Betriebszeiten der Nutzung Art der Nutzung Der Tageslichtbezug hat einen positiven Einfluss: auf das Wohlbefinden des Nutzers durch Bezug zum Außenraum auf die Produktivität des Mitarbeiters als dynamische Komponente in die Lichtgestaltung auf die Energiebillanz beim Einsatz einer tageslichtabhängigen Kunstlichtsteuerung Zur planerischen Umsetzung des Tageslichts ist zu beachten, daß: das Tageslichtangebot in Mitteleuropa jahreszeitenabhängig ist bedeckte Himmelszustände überwiegen das Tageslichtangebot sich bei bewölktem Himmel sehr schnell ändern kann Sonnenstandsdiagramm Stuttgart 26.04.07 Sonnenstandsdiagramm Stuttgart 26.12.06
Tageslichteintrag mit Sturz Mittlerer Tageslichtquotient bei 80 cm Sturzhöhe am 21.06. um 12:00 Uhr (Südfassade): mittige Laborfläche: D m = 1,35 wandorientierte Laborfläche: D m = 1,81 mittiger Arbeitsplatz: D m = 9,7
Tageslichteintrag ohne Sturz Mittlerer Tageslichtquotient ohne Sturz am 21.06. um 12:00 Uhr (Südfassade): mittige Laborfläche: D m = 2,72 wandorientierte Laborfläche: D m = 3,5 mittiger Arbeitsplatz: D m = 13,4
Sonnen- und Blendschutz 1. 2. 3. Mögliche Varianten: 1. Aussen liegender Sonnenschutz als Blendschutz: Das Fensterelement oberhalb des Kämpfers ist dabei so auszuführen, daß durch eine intelligente Technik diffuses Tageslicht an die Decke reflektiert wird. 2. Zweigeteilter aussen liegender Sonnenschutz: Die Lamellen im Bereich oberhalb des Kämpfers arbeiten als Umlenklamellen, während der untere Teil als Blendschutz eingesetzt wird. 3. Innenliegender Blendschutz mit tageslichtlenkenden Eigenschaften 4. Aussenliegender Sonnenschutz mit zusätzlichem innenliegenden Blendschutz
Beleuchtungssteuerung - Schalten der Leuchtengruppen Die Schaltung des Kunstlichts in Gruppen: Gruppe 1: fensterseitige Leuchten Gruppe 2: mittlere und rückwärtige Leuchtenreihe Gruppe 3: ggf. optional Unterschrankbeleuchtung Vorteile gegenüber Schaltung des gesamten Raumes: Bei ausreichendem Tageslicht kann auf Kunstlicht im Bereich der Auswerteplätze verzichtet werden. Bei Versuchen / Arbeiten an den Laborzeilen können die fensterseitigen Leuchten ausgeschalten bleiben, wenn der fensternahe Arbeitsbereich nicht genutzt wird. Die Unterschrankbeleuchtung kann bei Bedarf flexible und dem Versuch angepaßt ein- bzw. ausgeschalten werden. Die Energieeinsparung ist direkt von Nutzerverhalten abhängig Bei Gebäuden ohne Installations-Bus-Struktur geringer Installationskomfort Gruppe 2 Gruppe 1
Beleuchtungssteuerung - Schalten und Präsenzmelder Die Schaltung des Kunstlichts in Gruppen sowie mit zusätzlichem Präsenzmelder und zonaler tageslichtabhängigen Steuerung der fensterseitigen Leuchtenreihe: Gruppe 1: fensterseitige Leuchten Gruppe 2: mittlere und rückwärtige Leuchtenreihe Gruppe 3: ggf. optional Arbeits-/Unterschrankbeleuchtung Übergeordnete Funktion: Präsenzmelder mit Sensoreigenschaften Vorteile gegenüber einfacher Schaltung: Das Abschalten der fensterseitigen Leuchten erfolgt automatisch bei einem ausreichenden Tageslichtangebot und ist somit nicht von einer manuellen Bedienung abhängig. Weiter wird durch den Präsenzmelder detektiert, ob sich Personen im Raum aufhalten. Sollte der Raum über eine definierte Zeitspanne nicht benutzt werden, wird das Kunstlicht automatisch abgeschalten. Um den Komfort zu erhöhen ist es vorteilhaft, das Abschalten des Kunstlichts in Stufen zu gestalten, so daß ein Mitarbeiter der u.u. sich ruhig an seinem Arbeitsplatz verhält, sich nicht plötzlich in einem dunklen Raum befindet. Die Energieeinsparung ist nicht nur von Nutzerverhalten abhängig Bei Gebäuden ohne durchgängige Installations-Bus-Struktur mittlerer Installationskomfort Gruppe 2 Gruppe 1 Präsenzmelder
Beleuchtungssteuerung - Konstantlichtregelung Tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerung (Konstantlichtregelung): Gruppe 1: fensterseitige Leuchten Gruppe 2: mittlere und rückwärtige Leuchtenreihe Gruppe 3: ggf. Unterschrankbeleuchtung (nur schaltbar) Übergeordnete Funktion: Tageslichtsensoren (Hinweis: dimmbare EVGs erforderlich!) Vorteile gegenüber einfacher Schaltung: Die Sensoren signalisieren die Ist-Beleuchtungsstärke im Arbeitsbereich und regeln den Lampenlichtstrom nach, um so den eingestellten Sollwert der Beleuchtungsstärke zu erreichen und ein konstantes Beleuchtungsniveau zu realisieren. Bei sich veränderndem Tageslichtangebot regelt das System entsprechend nach. Reduktion des Energiebedarfs um 20 30 % Unabhängig vom Nutzerverhalten Bei Gebäuden mit durchgängiger Installations-Bus-Struktur Kunstlichtanteil Sollwert Tageslichtanteil Tageslichtsensor Gruppe 2 Gruppe 1
Beleuchtungssteuerung - Konstantlichtregelung Projekte mit tageslichtabhängiger Beleuchtungs- und Sonnenschutzsteuerung Hauptverwaltung der Schwenninger BKK Forschungszentrum Caesar, Bonn Alle Forschungsgebäude von Boehringer Ingelheim, Standort Biberach verfügen über Tageslichtabhängige Beleuchtungs- und Sonnenschutzsteuerung
Fazit Eine zeitgemäße Beleuchtung für Labore ist auf Grundlage der EN 12464-1 bzw. DIN 5035-7 auszulegen und berücksichtigt die technischen Merkmale zur Energieeinsparung. den Einsatz von Rasterleuchten oder Leuchten mit Mikroprismenstruktur auch mit indirektem Lichtanteil die Verwendung von T5 Leuchtmitteln und EVGs eine tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerung der fassadenseitigen Leuchten durch Integration von Tageslichtsensoren in die Leuchten den Einsatz von Präsenzmeldern für die gesamte Beleuchtungsanlage (Büros, Flure, WC s usw.) einen 2-geteilten Sonnenschutz bzw. einen zusätzlicher Blendschutz Zur Qualität einer Beleuchtungsanlage gehört auch ihre Wirtschaftlichkeit. DIN EN 12464 merkt dazu an: "...keinen Kompromiss zu Lasten der lichttechnischen Gütemerkmale... einzugehen, nur um den Energieverbrauch noch weiter zu senken."
Fazit Bei der Umsetzung neuer Lichtkonzepte in Laborgebäuden ist eine individuelle Betrachtung der Räume in enger Abstimmung mit Architekt, TGA-Planer und Nutzer zu einem frühen Planungsstadium erforderlich! Das Beleuchtungssystem muß auf die jeweilige Laborgröße, Nutzung sowie auf das Raumkonzept und Tageslichtangebot abgestimmt sein. Gutes Licht verbessert die Konzentrationsfähigkeit und Leistungsfähigkeit, Gutes Licht reduziert Fehler und erhöht die Sicherheit. Eine normgerechte Planung der Beleuchtungsanlage allein, ist noch keine Garantie für die Nutzerakzeptanz, Kundenzufriedenheit und den Erfolg. Gutes Licht ist die Grundlage für ein erfolgreiches Arbeiten