Licht im Haus - Bundesamt für Energie BFE

Stefan Gasser | Daniel TschudyLicht im HausEnergieeffiziente Beleuchtung

Inhalt1. Licht 51.1 Erforschung des Lichts 51.2 Elektromagnetische Strahlung 61.3 Sehen und wahrnehmen 71.4 Lichttechnische Begriffe 141.5 Lichtmarkt 192. Energetische Bewertung 212.1 Energieetikette 212.2 Glühlampenverbot 222.3 Norm SIA 380/4 282.4 Euronorm EN 12464 442.5 Minergie-Standard 482.6 Beleuchtungs-Check fürZweckbauten 512.7 QualitätssicherungEnergieeffizienz 573. Lampen 593.1 Typologie der Lampen 593.2 Temperaturstrahler 603.3 Leuchtstofflampen 623.4 Entladungslampen(Halogenmetalldampflampe) 673.5 Messen von Lampen 673.6 Verbreitete Irrtümer überSparlampen 704. LED – Licht emittierendeDioden 714.1 Eigenschaften undBetriebsverhalten 714.2 Vorteile der LED 734.3 Herausforderungen 754.4 Produkte und Anwendungen 804.5 LED-Lampen im Test 814.6 Qualitäts-Charta für LED 854.7 Irrtümer über LED 865. Leuchten 895.1 Profi- und Wohnleuchten 895.2 Typologie der Leuchten 925.3 Messen von Leuchten 955.4 Minergie-Leuchten 976.4 Effizienz von Regelungen(Messprojekt) 1096.5 Korridorbeleuchtung mitLED (Pilotprojekt) 1127. Planung undOpti mierung 1177.1 Grundlagen der Beleuchtungsplanung1177.2 Beispiel einer Optimierung 1197.3 Nutzung von Tageslichtund Lichtregelung 1247.4 Betriebsoptimierung inbestehenden Bauten 1287.5 Wirtschaftlichkeit 1327.6 Sparpotenziale bei der Beleuchtungin Zweckbauten 1337.7 Nutzung der Dunkelheit 1348. Praxisbeispiele 1358.1 Schulhaus Leutschenbach 1358.2 Kongresszentrum Davos 1398.3 Technorama Winterthur 1438.4 Psychiatrisches ZentrumAppenzell 1478.5 Kantonsbibliothek Liestal 1518.6 Triemli Stadtspital 1558.7 Schauspielhaus Zürich 1598.8 Lakeside Luzern 1608.9 AZ Medienhaus 1618.10 Bürohaus Helvetia 1628.11 LED im Coop Pfäffikon 1658.12 Wohnhaus mit optimierterBeleuchtung 1689. Anhang 1719.1 Autoren 1719.2 Weiterführende Infos 1729.3 Schlagwortverzeichnis 1746. Steuern und Regeln 1016.1 Grundlagen 1016.2 Sensoren 1036.3 Wirkung und Eigenenergieverbrauch108

ImpressumLicht im Haus – EnergieeffizienteBeleuchtungHerausgeberin: Fachhochschule Nordwestschweiz, Institut Energie am BauAutoren: Stefan Gasser, Daniel TschudyProjektleitung: Fachhochschule Nordwestschweiz;Institut Energie am Bau,Muttenz; Armin Binz, Barbara ZehnderLektorat und Seitenherstellung: FaktorJournalisten AG, Zürich; Othmar Humm,Christine SidlerDiese Publikation ist Teil der Fachbuchreihe«Nachhaltiges Bauen und Erneuern».Grundlage bilden die Zertifikatskurse desMasterstudienganges «Energie und Nachhaltigkeitam Bau» (www.enbau.ch), einWeiterbildungsangebot von fünf schweizerischenFachhochschulen. Die Publikationwurde durch das Bundesamt für EnergieBFE / EnergieSchweiz und die KonferenzKantonaler Energiedirektoren (EnDK)finanziert.Titelbild: Schulhaus Leutschenbach in Zürich(Amt für Hochbauten)Dank für die UnterstützungDie Beleuchtungsfirmen Regent und Zumtobelsowie das Amt für Hochbauten derStadt Zürich haben die Realisierung diesesBuches finanziell unterstützt.Stadt ZürichAmt für HochbautenBezug: Als Download (kostenfrei) unterwww.energiewissen.ch oder als Print beimFaktor Verlag, info@faktor.ch oder www.faktor.chJanuar 2012ISBN: 978-3-905711-15-8REGENTL i g h t i n g

EinleitungGutes LichtGut beleuchtete Räume haben für denWohn- und Arbeitskomfort eine enormeBedeutung. Denn Menschen in unsererKlimaregion verbringen ihre Zeit überwiegendin Häusern. Tageslicht respektive gutesKunstlicht steigern Wohlbefinden undKonzentrationsfähigkeit. Dass diese gestalterischenQualitäten auch mit geringemStromeinsatz möglich sind, davonhandelt dieses Buch.Mit effizienten Beleuchtungen lassen sich,im Vergleich zu üblichen Installationen, 80Prozent des Elektrizitätsbedarfes einsparen.Möglich ist dieser Effekt ohne Einbussenim Sehkomfort. Voraussetzung istallerdings aktuelles Fachwissen, eine präzisePlanung sowie eine sorgfältige Auswahlaller beteiligten Komponenten, alsoder Lampen, Vorschaltgeräte und Leuchtenebenso wie von Steuerungs- und Regelungskomponenten.Die Herausforderungfür Architekten und Gebäudetechnikplanerbesteht darin, eine hohe Beleuchtungsqualitätmit einem geringenElektrizitätsbedarf zu kombinieren.Gutes Licht ist ganz wesentlich ein Resultatder räumlichen Bedingungen, also derGeometrie des Raumes, der Beschaffenheitund der Farben der umgebendenOberflächen. Es ist deshalb kein Zufall,dass ein Ingenieur und ein Architekt gemeinsamfür die Autorenschaft diesesFachbuches verantwortlich zeichnen. Eineinterdisziplinäre Arbeitsweise ermöglichtauch bessere Beleuchtungen. Denn gutesLicht in einem Raum ist gleichermassenTechnik und Architektur.Stefan Gasser, Daniel Tschudy

5Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 1Licht1.1 Erforschung des LichtsÜber 90 % unserer Wahrnehmungen erfolgenüber das Auge. Für das Erkennenunserer Umgebung und für die Orientierungbenötigen wir Licht (Abbildung 2).Die wissenschaftliche Erforschungdes Lichts] Vor 2500 Jahren nahmen griechischePhilosophen an, Licht werde aus den Augenauf die Objekte geworfen, um sie wiemit Fingern zu betasten. Dass nicht derMensch die Bilder projiziert, sondern Lichtbilderder Aussenwelt in unsere Augenprojiziert werden, nach dem Prinzip der«Camera obscura», wurde erst anfangsdes 17. Jahrhunderts entdeckt.] Der Astronom Galilei (1564 bis 1642)versuchte als Erster die Lichtgeschwindigkeitzu messen, die Zeit, die ein Lichtsignalbenötigt, um einen weit entfernten Ort zuerreichen. Er musste feststellen, dass mitdieser Methode nur die Reaktionszeit undnicht die Lichtgeschwindigkeit gemessenwerden konnte.] Newton (1642 bis 1727), einer der Begründerder klassischen Physik, stellte Lichtals Strom kleiner Teilchen dar, der von allenleuchtenden Gegenständen ausgeht (Korpuskeltheorie).] Huygens (1629 bis 1659), Physiker, verwendetefür die Erklärung des Lichtes dasWellenmodell (Wellentheorie). Energieimpulseoder Schwingungen würden so übertragen,wie sich Wellen im Wasser fortpflanzen,jedoch im Raum und nicht aneiner Oberfläche wie beim Wasser – ein Irrtum,wie sich später herausstellte.] Der dänische Astronom Römer (1644 bis1710) stellte fest, dass die Umlaufzeitender Jupitermonde verschieden sind, wasphysikalisch nicht erklärbar war. Die Zeitdifferenzenergaben sich aus den verschiedenenAbständen des Jupiters zur Erde undder begrenzten Lichtgeschwindigkeit, diedas beobachtete Resultat verfälschten.Diese Beobachtung zeigte erstmals, dassdas, was wir sehen und auch messen, nichtunbedingt der Realität entspricht. KurzeZeit später war es möglich, die Lichtge-LichtSehenBeleuchtetes ObjektAbbildung 1:Licht, Beleuchtung,SehenGalilei Newton Huygens Römer Maxwell EinsteinAbbildung 2:Die Galerie derLichtphysiker

6Lichtschwindigkeit mit einem mechanischenApparat erstmals zu messen.] Der englische Physiker Maxwell (1831bis 1879) entwickelte die Theorie der elektromagnetischenErscheinungen im Vakuumund in der Atmosphäre. Er begründetedamit die Elektrodynamik und erklärteals Erster, dass auch Licht ins Spektrum derelektromagnetischen Wellen gehört.] Einstein (1879 bis 1955) revolutioniertealle Vorstellungen der klassischen Physik.Die Relativität von Raum, Zeit, Energie undMaterie basiert zu einem grossen Teil aufder Untersuchung des Lichtes und dessenbegrenzter Geschwindigkeit.1.2 ElektromagnetischeStrahlungEin bedeutender Unterschied zwischenLichtwellen und elastischen Wellen wieWasser- und Schallwellen besteht darin,dass diese Wasser, Luft oder ein Gas brauchen,um sich ausbreiten zu können. Lichterreicht uns jedoch auch durch den leerenRaum, z. B. von einem Stern der Milchstrasse.Die Länge der Lichtwellen ist rechtklein, kleiner als ein Tausendstel Millimeter.Licht mit einer Wellenlänge von etwa600 nm sehen wir als rotes Licht, Licht miteiner Wellenlänge 400 nm als blaues Licht.Wellenlänge und Farbe stehen also in direktemZusammenhang. Die für dasmenschliche Auge sichtbaren Lichtwellenordnen sich im «Mittelfeld» der elektromagnetischenWellen ein (Abbildung 3und Tabelle 1).Inwiefern elektromagnetische Wellen fürden menschlichen Organismus schädlichsein können, wird intensiv diskutiert.] Von Gammastrahlen und Röntgenstrahlenist eine Schädigung bekannt und nachgewiesen.] UV- und IR-Licht ist in zu hohen Dosenbekannterweise auch schädlich, allerdingsist sichtbares Licht (das zwischen UV und IRliegt) ebenso wesentlich für das Entstehenund Gedeihen von Menschen, Tieren undPflanzen.] Für Mikrowellen und Radiowellen, zu denendas Wireless LAN und die Handynetzegehören, ist eine Schädlichkeit noch nichtnachgewiesen. Es ist aber vorstellbar, dassdiese Wellen mit einer Wellenlänge im Zentimeterbereichmit dem menschlichen Organismusin Resonanz kommen könnten.UltraviolettDas für den Menschen sichtbare LichtspektrumInfrarot400 nm 450 nm 500 nm 550 nm 600 nm 650 nm 700 nmAbbildung 3:Das sichtbare Lichtals elektromagnetischeWelleLicht(UV und IR)GammastrahlenRöntgenstrahlenMikrowellenRadiowellenWechselstromStrahlenquelle Frequenz WellenlängeTabelle 1:Beispiele elektromagnetischerStrahlungenStromnetz 50 Hertz 6000 kmSparlampe (EVG) 50 Kilohertz 6 kmUKW-Radio 100 Megahertz 3 mHandynetz (GSM 900) 0,9 Gigahertz 33 cmMikrowelle, Radar, WLAN 2,5 Gigahertz 10 cmInfrarot 300 Terahertz 1000 nm ( = 0,001 mm)Sichtbares Licht 430 THz bis 750 THz 700 nm bis 400 nmUltraviolet 1000 Terahertz 300 nm ( = 0,0003 mm)Röntgenstrahlen 1000 000 Terahertz 0,3 nmGammastrahlung (Radioakivität) 1 Mrd. Terahertz 0,0003 nm

7Energieeffiziente Beleuchtung] Niederfrequente Wellen wie Stromnetze,aber auch Leistungselektronik aller Art(z. B. in Sparlampen), haben Wellenlängenvon mehreren Kilometern; eine Resonanzerscheinungist hier also nicht zu erwarten.Allerdings spielt auch die Leistung der abgestrahltenWelle eine Rolle. Und die ist beiniederfrequenten Wellen viel höher als beihochfrequenten.1.3 Sehen und wahrnehmenDie Seh- und Wahrnehmungsfähigkeit desmenschlichen Auges ist enorm. Mit demAugapfel, der vielfach kleiner ist als ein gutesFotoobjektiv, kann das Auge zusammenmit einem wenige Quadratzentimeterkleinen Rechenzentrum im Gehirn Bildererzeugen, die der besten Fotokamera beiweitem überlegen sind.] Objekt: Voraussetzung für einen Sehvorgangist ein beleuchtetes Objekt. DieBandbreite der Helligkeit, die das Auge verarbeitenkann, geht von «sehr dunkel» bis«sehr hell» und beträgt bis zu 1 zu 1 Mia.] Sehen: Das Auge sieht das Objekt understellt eine Abbildung auf der Netzhautnach dem Prinzip der optischen Kamera.Durch Hornhaut, Pupille und Linse wird dasBild auf die Netzhaut projiziert. Sie enthältetwa 130 Millionen lichtempfindlicher Rezeptoren(Stäbchen für die Helligkeit undZäpfchen für die Farbigkeit) und zahlreicheNervenverbindungen mit vielen komplexenSchaltmechanismen. Für die richtigeSchärfe des Bildes auf der Netzhaut sorgenHornhaut und Linse, für die eine vernünftigeBelichtung der Netzhaut die Pupille.] Wahrnehmen: Die körperinterne Weiterverarbeitungder Lichtreize, die auf dieNetzhaut auftreten, nennt man Wahrnehmung.Die Bildinformationen werden«Real-Time» über Nervenbahnen ans Sehzentrumim Hinterkopf des Gehirns übermittelt.Dort lesen dann zwei bis drei MilliardenZellen auf der Sehrinde die gesendetenSignale ab und verarbeiten sie in demwenige Quadratzentimeter kleinen Rechenzentrumzu einem Bild.] Assoziation: Jede visuelle Informationlöst im Sehzentrum des Gehirn Assoziationenaus: Das empfangene Bild wird mitgespeicherten Bildern aus der Erinnerungergänzt und zum fertigen Bild zusammengesetzt.Es besteht also zwischen Wissen(erinnertes Bild) und Sehen eine Vermischung.Deshalb wird ein Sehobjekt auchdann erkannt, wenn es nur teilweise sichtbarist. Das Auge bildet zwar die Wirklichkeitobjektiv ab, doch was wir sehen, isteine vom Gehirn manipulierte Version desBildes. Im Unterschied zur Kamera ist dasHirn kein passiver Apparat.Die Hellempfindung des AugesDie Lichtempfindlichkeit des menschlichenAuges ist der Massstab für den Helligkeits-3. Wahrnehmung im Gehirn4. Assoziation im Gehirn2. Sehen mit dem Auge1. BeleuchtetesObjektAbbildung 4:Sehen und verarbeitenvon Bildern

8Lichteindruck der verschiedenen Wellenlängendes Farbspektrums. Die Kurve der spektralenHellempfindlichkeit hat beim Tagsehenein Maximum bei 555 nm (grün-gelb) undsinkt bei 400 nm respektive 700 nm nahezuauf null. Da Menschen Lichteffektesehr unterschiedlich empfinden, gilt dieKurve nur für das normalsichtige menschlicheAuge. Die spektrale Helligkeitsempfindlichkeitist am Tag und in der Nachtunterschiedlich (Abbildung 5).Biologische Wirkung des LichtesNeben Assoziationen spielen bei der Wahrnehmungauch biologische Wirkungendes Lichtes eine wichtige Rolle. Die Wirkungskettedes Lichtes folgt separatenNervenverbindungen, welche von derNetzhaut zum zentralen Steuerorgan derKörperfunktionen (der Hypophyse) führen.Über dieses werden Stoffwechsel und Hormonhaushaltbeeinflusst. Der Rhythmuswird vorwiegend durch das Tageslicht bestimmt.«Gutes» Licht fördert deshalb dasKonzentrationsvermögen, verbessert dieMotivation und verhindert vorzeitige Ermüdung.Dadurch steigt die Leistungsfähigkeit,sogar bei Tätigkeiten, die wenigoder gar nicht sehabhängig sind, wie z. B.Denkvorgänge. Diese Wirkung wird vorallem durch das seitlich ins Auge einfallendeLicht ausgelöst. Deshalb ist es in Arbeitsräumenwichtig, nicht nur Arbeitsplätze,sondern auch deren Umfeld gut zubeleuchten. Beleuchtungsstärken unter500 Lux genügen dazu allerdings nicht.Tageslicht lässt sich nicht vollständig durchkünstliche Beleuchtung ersetzen.WahrnehmungsprozesseIn der Wissenschaft werden heute visuelleund nichtvisuelle Prozesse unterschieden.Die visuellen Prozesse bilden dabei:] Das eigentliche Sehen (über Zapfen undStäbchen)] Die Wahrnehmung unserer subjektivenRealität] Teils chronobiologische Prozesse ebenfallsdurch die Zapfen und StäbchenDie nicht visuellen Prozesse zeigen, dassLicht mehr bewirkt, als uns bewusst ist:] Hormonelle Beeinflussung über dieHaut oberfläche] Licht als chronobiologischer Schrittmacher] Beeinflussung einer grossen Anzahl weiterführendenProzesse im Körper durch diedirekte Wirkung der Sehzellen und Ganglien,ohne visuelle Prozesse auszulösen.Visuelle ProzesseBei Dunkelheit werden ausschliesslichStäbchen gereizt. Sie sind ca. 100 000-malempfindlicher als Zapfen. Auf diese Weisewird ein ausreichendes Sehen selbst in derNacht ermöglicht. Da es nur eine Stäbchenartgibt, können lediglich Hellikeitswerteunterschieden werden. Neben denca. 120 Millionen Stäbchen sind im Augeca. 6 Millionen Zapfen angesiedelt. Diestärkste Konzentration findet man in derFovea Centralis (Netzhaut, höchste Sehschärfe).Die Zapfen haben verschiedene spektraleEmpfindlichkeiten. Ca. 12 % der Zapfensind vorwiegend auf Blau empfindlich, dieverbleibenden restlichen 88 % sind auf Rotund Grün empfindlich.Neben dem reinen Zapfensehen (Farbsehen,photopisches Sehen) und dem reinenNachtsehen mit Stäbchen (Grauwerte,skotopisches Sehen) spricht man auchvom mesopischen Sehen, also einem Zwischenbereich,indem Farbsehen undNachtsehen möglich ist.Die Wahrnehmungstheorien basieren aufvisuellen Sehprozessen. Dabei werdenLernprozess (Reiz-Antwort-System) undProgramm (mentales Konzept; Look-up-Wahrnehmung nach Gregory) unterschieden.Lernprozesse können mit dem Erreicheneiner Stufe des Erfolges durch Trainingrelativ klar über das Reiz-Antwort-System und dem dadurch erreichten Konzept,der Look-up-Wahrnehmung, beschriebenwerden. Das Reiz-Antwort-Systembildet also den Weg und die Look-up-Wahrnehmung das Ziel.Die Verkehrsampel zeigt beispielsweise alsReiz den Wechsel von Rot zu Grün. AlsAntwort wechselt der Autofahrer seinenFuss vom Brems- zum Gaspedal. Typischfür solche Systeme sind die damit verbun-

9Energieeffiziente Beleuchtungdenen Reaktionszeiten. Auch wenn dieReaktionszeiten über das periphere Sehenzusätzlich verkürzt werden können, bleibensie bestehen.Durch Information der Augen wird daspassendste oder das wahrscheinlichsteKonzept ausgewählt und zur Wahrnehmunggenutzt. Wie Abbildung 6 zeigt,können gleichmässige Änderungen in derSinnesinformation zu einer sprunghaftenÄnderung des ausgewählten mentalenKonzepts führen. Beispiel eines Übergangsvon einem mentalen Konzept zu einemanderen: Bei einer Blickbewegung vonlinks nach rechts wechselt das mentaleKonzept «Mann» in ein Konzept «Frau».Von rechts nach links findet der Übergangan einer anderen Stelle statt.Was ist der Vorteil des Konzeptes gegenüberdem Lernprozess? Grundsätzlich istbeides notwendig, um das Erlernte auchzu behalten und in einer Disziplin besserzu werden. Zusätzlich sind die Konzepteauch schneller abrufbar. Die Vorteile derLook-up-Wahrnehmung gegenüber desreinen Reiz-Antwort-Systems sind:] Keine Zeitverzögerung: Beispiel herannahenderBall, mentales Konzept der Flugbahn(Beleuchtung beeinflusst positiv).] Beurteilung von Eigenschaften: BeispielOberfläche eines Tisches aufgrund der Erfahrung(Beleuchtung hat keinen Einfluss;Konstanzphänomen; neue unbekannteObjekte dürften schwieriger zu beurteilensein).] Die Look-up-Wahrnehmung kann aufAbwesenheit von Eigenschaften reagieren.(Beispiel Kanizsa Dreieck: Obwohl Liniengar nicht vorhanden sind, werden diesewahrgenommen). Beim Reiz-Antwort-Sys-NachtsehenTagsehen380 nm555 nm = gelb-grünMaximum bei TagsehenAbbildung 5:Sehvermögen desMenschen bei Tagund Nacht für dieverschiedenenLichtfarben.Abbildung 6:Je nach gewählterRichtung ändertsich das mentaleKonzept.

10Lichttem wäre das unmöglich, da ohne Reizkeine Reaktion möglich ist (Beispiel hoheLeuchtdichten ohne Information).] Die Look-up-Wahrnehmung kann kurzzeitigeInformationslücken ausfüllen. Dieserfolgt z. B. beim Lidschlag. Obwohl dasBild auf der Netzhaut des Auges verschwindet,wird die Umwelt zeitlich als kontinuierlichwahrgenommen (Beispiel Haus hinterBaum).Abbildung 7:Kanisza Dreieck;trotz Abwesenheitvon Eigenschaftenklar erkennbarDeterminierte Strukturen sprechen in Personenmit ähnlichem kulturellem Hintergrundähnliche mentale Konzepte an – mitanderen Worten: sie wirken kommunikativ.Die Konstanz von Winkeln, Farben, Grös-Abbildung 8:Bewegung als Eigenleistungdes Gehirns,ausgelöstdurch die lateraleHemmung (Randkontrastverstärkung).Abbildung 9:Beim Versuch, dieFarben der Wörterzu lesen, versuchtdie rechte Hirnhälftewie gewohnt,die Wörterso zu interpretieren,wie sie dastehen.Sie hat Mühe,sich unterzuordnen.Die linke Hirnhälftehat ebenso Mühe,die Führung zuübernehmen.

11Energieeffiziente Beleuchtungsen und Helligkeiten bildet dabei im Wahrnehmungsprozessein wichtiges Bindegliedzu den erlernten und gespeichertenKorrekturprozessen. Es ist zudem eine charakteristischeEigenschaft der Wahrnehmung,einfache und verständliche Deutungenzu bevorzugen (Symmetrie, Gestaltgesetzeetc.).Äussere Reize werden nicht nur rationalwahrgenommen, sondern haben aucheine emotionale Ebene. Diese persönlicheund überlagerte Empfindung der Umweltund ihrer Objekte können als angenehmoder unangenehm, als beruhigend oderanregend, als kontrolliert oder ausgeliefert,etc., gedeutet werden. Diese Bewertungwird affektive Färbung genannt. Dabeibeeinflussen sich Mustererkennungund affektive Bewertung gegenseitig. Wirsind beispielsweise geneigt, affektiv uninteressanteReize zu unterdrücken. Zusätzlichzeigt sich, dass eine affektive FärbungZeitströmungen unterliegt und damit demWandel der Zeit folgt (Schönheitsideal,Atomstrom, Autodesign, Materialisierungetc.).Diese äusseren Reizimpulse können zusätzlichdurch eine eigene Bewertung beeinflusstwerden. Wir haben, ausgelöstdurch Medien, Gespräche, Gehörtes oderGesehenes, eine Vorstellung darüber, obsich eine bestimmte Wahrnehmung positivoder negativ auf unsere Gesundheit auswirkt.Beispiele dafür gibt es viele, wennauch oft falsch interpretiert oder demAberglauben nahe. Zum Beispiel die öffentlicheDiskussion über das unnatürlicheund daher ungesunde Lichtspektrum vonLeuchtstofflampen. Bei der Behauptung,«Neonröhrenlicht macht krank», wird dasmentale Konzept über Leuchtstofflampenmit einem Konzept über die Gesundheitverknüpft.Diese Bewertung bestimmt das weitereVerhalten gegenüber dem Wahrgenommenen.Sie beeinflusst sowohl affektiveFärbung wie auch den Prozess der Mustererkennung.Das heisst auch, dass sie mitbestimmt,welches mentale Konzept vonder Look-up-Wahrnehmung ausgewähltwird.Nichtvisuelle EffekteBiologische Prozesse, ausgelöst durchnichtvisuelle Effekte, sind unsichtbar unddaher auch lange unentdeckt geblieben.Sie zeichnen sich durch Körperrhythmen(24 Stunden, Tag-Nacht, etc.), durch Aufmerksamkeit,Stimmung, Stress und weiterebeschreibbare psychologische Merkmaleaus. Man kann daraus schliessen,dass es sich um die gesundheitsbezogenenQualitätsaspekte von Beleuchtungsanlagenhandelt. Erst 2002 wurde durch DavidBerson und anderen ein neuartiger Photorezeptorbeschrieben, entdeckt in derNetzhaut von Säugetieren. Damit war derMechanismus hinter den von Licht undDunkel gesteuerten biologischen Effektenals neuartiger Photorezeptor erkannt. Dasbedeutet nun, dass die Qualitätskriteriender Beleuchtung um den Faktor Gesundheiterweitert werden muss.Folgende Oberbegriffe der Qualitätskriterienkönnen neu genannt werden:] Sehaufgabe] Gesundheit] Räumliche VerteilungDie Beleuchtung einer Sehaufgabe unterliegtanderen Kriterien als jene für die circadianeRhythmik. Ebenso hat die ästhetischeRaumbeleuchtung noch nicht denBeweis erbracht, weitere Qualitätskriterienzu erfüllen. Das Zusammenspiel dieserRelative Empfindlichkeitcircadian skotopisch photopisch10,80,60,40,20Abbildung 10:Empfindlichkeitskurvender Empfängerim Auge.Photopisches Maximum(Tagessehen)bei 555 nm; SkotopischesMaximum(Nachtsehen) bei507 nm; CircadianesMaximum (nicht visuell)bei ca. 480 nm(neueste wissenschaftlicheErkenntnisse;bislang wurden460 nm angenommen)400 500 600 700Wellenlänge in nm

12LichtOberbegriffe ist keineswegs einfach undzusätzliche Kriterien wie Energieeffizienzund normative Absichten verkomplizierenein vermeintlich einfaches Beleuchtungsvorhaben.Damit sind die Grenzen nichtgesetzt, eher weit geöffnet. Die verschiedenenMessmethoden (sei es Leuchtdichteoder Beleuchtungsstärke) beherrschen wir.Wie sieht es mit der Bewertung aus? Mitdem Gütekriterium der Beleuchtungmüsste Licht präziser beurteilt werdenkönnen.Die Stäbchen sind für die Pupillenöffnungmassgeblich verantwortlich. Das bedeutetwiederum, dass Licht mit hohem Blauanteildie Pupille öffnet und damit mehr Tiefenschärfezulässt. Gelbes Natriumdampf-Halogenlicht im Gegensatz dazu hat zwareine enorm hohe Lichtausbeute, vermagaber die Stäbchen nicht zu aktivieren. Dasführt dazu, dass die Bewertung auf derNetzhaut trotz hoher Lichtausbeute nichtbesser ausfällt und somit nicht heller erscheint.Auf die Empfindlichkeit der Stäbchenreduziert, wirkt die Frequenz derNatriumdampf-Lampe wie biologischeNacht.Auf der anderen Seite wurde mehrfach aufdie toxische Wirkung der Blauentladungvon LED-Lampen auf das Auge hingewiesen.Wieviel Licht und mit welcher Frequenzist gesund? Diese Antworten stehennoch aus. Erkenntnisse sind:] Licht kann Winterdepression mildern.] Licht kann die Dauer und Tiefe sowie dieQualität von Schlaf erhöhen.] Licht kann den Schlaf-Wach-Rhythmusregulieren.] Licht kann die Leistungsfähigkeit erhöhen.] Licht kann die Gewichtszunahme vonFrühgeborenen verbessern.] Licht kann die Gewichtskonstanz undGewichtsabnahme von Erwachsenen positivbeeinflussen.] Die Aktivierung des circadianen Systemsdurch Licht wird durch die retinalen Ganglionzellenin der Netzhaut des Auges beeinflusst.] Licht reguliert den Melatoninpegel, vondem nachgewiesen wurde, dass er dasWachstum von Brustkrebs verringert.] Licht hat einen direkten Einfluss auf dieHirnrindenaktivität.Der Architekt und Künstler Philip Rahmhat sich einer nachhaltigen und ganzheitlichverstandenen Kunstarchitektur verschrieben.Architekturkunst, die sich annaturwissenschaftlichen, biologischen, sozialenund gesellschaftlichen Faktoren orientiert,um auf den wissenschaftlichen Erklärungsnotstandhinzuweisen, ohnerechthaberisch zu wirken, dafür Vermutungendarzustellen. Die Farben in denRäumen symbolisieren biologische Wirkungsprinzipien,die sich in Schlaf, Müdigkeitund Munterkeit bemerkbar machen –Architektur als Sprache. Dabei entstehenRäume wie das Hormonium oder der Melatoninraum(Abbildung 12 und Abbildung13).

13Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 11:Split Time Cafe vonPhilip Rahm 2007Abbildung 12:Melatoninraum vonDécosterd & Rahm,2000Abbildung 13:Melatoninraum vonDécosterd & Rahm,2000

14Licht1.4 Lichttechnische BegriffeDie grundlegenden Begriffe der Beleuchtung(Abbildung 14) betreffen das Licht(Lichtstrom und Lichtstärke), die Beleuchtung(Beleuchtungsstärke in Lux) und dasSehen (Leuchtdichte).] Eine Lichtquelle gibt Licht ab; die gesamteMenge bezeichnet man als Lichtstrommit der Einheit Lumen (lm). Die Intensitätin eine bestimmte Richtung bezeichnetman als Lichtstärke mir der EinheitCandela (cd).] Eine Oberfläche wird beleuchtet; die Beleuchtungsstärkeauf dieser Oberflächewird in Lux gemessen und angegeben (lx).] Das Auge nimmt das – meist von einembeleuchteten Gegenstand reflektierteLicht – auf. Man misst und bewertet diespezifische Intensität des auf dem Augeeintreffenden Lichtes – die Leuchtdichte– mit der Einheit Candela pro Quadratmeter(cd/m²).Lichtstärke (Candela, cd)Die Lichtstärke gibt die Intensität des Lichtesin eine bestimmte Richtung an. 1 Candelaentspricht etwa der Intensität einerKerze (Candela steht für Kerze). Die räumlicheVerteilung der Lichtstärken einerLichtquelle wird mit Lichtverteilkurven(LVK) beschrieben. Die Kurven geben injede «Himmelsrichtung» (sogenannte C-Ebenen) und für jeden Abstrahlwinkel(Winkelbezeichnung: γ = Gamma) dieLicht stärke einer Lichtquelle an. Lichtverteilkurvenkönnen je nach Quelle mehroder weniger symmetrisch sein. Zur Verwendungin Computersimulationen speichertman diese Lichtstärken in einer Eulum-Datei(Suffix: *.ldt). Eine Messdateienthält bis zu 1752 Messwerte, zum Teilnoch mehr (Abbildung 15).Wenn man die Intensitäten der Lichtstrahleneiner Lichtquelle in alle Richtungen zusammenzählt(mathematisch: über denLeuchtdichteLichtSehenLichtstärkeAbbildung 14:Licht, Beleuchtungund SehenBeleuchtungLuxmeter150°210°180°150°210°180°120°240°Nord270°120°240°90°Ost300°90°SüdWest270°60°30°Abbildung 15:Lichtverteilkurve einerGlühlampe inLängs- und in Querrichtung330°0°quer60°30°300°330°0°längs

15Energieeffiziente Beleuchtunggesamten Raum integriert), dann ergibtsich der Lichtstrom. In der Deklaration vonSpotlampen ist in der Regel ein Candalawert(anstelle des Lichtstroms in Lumen,wie bei rundumstrahlenden Lampen) dokumentiert.Dieser Wert entspricht dermaximalen Lichtstärke in der Hauptausstrahlrichtungdes Spots; der Wert sagtaber nichts über die Lichtmenge und dieEnergieeffizienz des Leuchtmittels aus. Jenach Abstrahlwinkel der Spotlampe könnenbei derselben Lichtstärke (Candelazahl)ganz verschieden grosse Lichtkegelund somit unterschiedliche Lichtmengenresultieren (Abbildung 16). Als Abstrahlwinkeleiner Spotlampe ist derjenige Winkeldefiniert, bei welchem die Lichtquelledie Hälfte der maximalen Lichtstärke angibt.Auch unter Angabe des Abstrahlwinkels(z. B. 35 °) kann keine genaue Angabeüber Lichtmenge und Energieeffizienz desLeuchtmittels gemacht werden. Es ist deshalbfür eine Bewertung unerlässlich, dassauch bei Spotlampen der gesamte Lichtstromin Lumen angegeben wird.Aus Abbildung 16 geht hervor, dass dasLicht innerhalb des Abstrahlwinkel in denmeisten Fällen nicht gleich stark ist. Wesentlichist auch, dass Spotlampen mitdem gleichen Abstrahlwinkel total unterschiedlicheLichtverteilkurven und somitauch Lichtmengen generieren können. DieAngabe von Candelazahl und Abstrahlwinkel(wie es bei Spotlampen üblich ist)sagt somit nichts über die Effizienz derLampe, aber auch wenig über die Ausleuchtungeines Gegenstandes aus.Lichtstrom (Lumen, lm)Der Lichtstrom bezeichnet die gesamteLichtmenge, die von einer Lichtquelle inalle Richtungen abgegeben wird. In derEnergietechnik gibt man die Leistung einesElektroapparates in Watt an. Da das150° 180° 150°600 cd150° 180° 150°600 cd120°300 cd120°120°300 cd120°90°90°90°90°60°81°Abstrahlwinkel30° 0° 30°60°60°81°Abstrahlwinkel30° 0° 30°60°Abbildung 16:Gleicher Abstrahlwinkel– unterschiedlicheLichtmengeLichtquelleLichtstärke (cd)Glühwürmchen 0,01Kerze (Candela) 1Glühlampe 100 W 100Halogenlampe 35 W, 60 ° 700Halogenlampe 35 W, 35 ° 1500Halogenlampe 35 W, 24 ° 3000Tabelle 2:Sonne 2 · 10 27Halogenlampe 35 W, 10 ° 10000Leuchtturm 10 000 000Lichtstärken verschiedenerLichtquellenin Hauptausstrahlrichtung

16Lichtmenschliche Auge nicht alle Farben gleichgut sehen kann, verwendet man für dieLichtleistung einer Lichtquelle eine überdie spektrale Empfindlichkeit des Augesbewertete Grösse, die Lumenzahl: Grüneund gelbe Farben werden höher gewichtetals Rot und Blau. Man nennt diese Bewertungskurvedes menschlichen Auges auchV-Lambda-Kurve (Abbildung 17). Die Lumenzahlist die massgebende Kenngrösseeines Leuchtmittels; der Wert muss auf jederLampenverpackung angegeben sein;z. B. 42-Watt-Halogenglühlampe: 630 Lumen.Die Energieeffizienz oder dieLichtausbeute eines Leuchtmittels wirdalso nicht in Prozent angegeben, sondernin Lumen pro Watt (lm/W). Lampen mit einemgrossen Grün- oder Gelbanteil habeneine bessere Energieeffizienz, weil dieseFarben das menschliche Auge bessersehen kann. Typisch dafür sind gelbe Natriumlampenin der Strassenbeleuchtung.Noch effizienter könnte man eine Strassenbeleuchtungmachen, wenn man siemit grünem LED-Licht realisieren würde.Beleuchtungsstärke (Lux)Die Beleuchtungsstärke dient als Mass fürdie Bewertung der Helligkeit einer Fläche.Wenn auf einem Tisch eine Beleuchtungs-Empfindlichkeit100 %80 %60 %40 %20 %Abbildung 17:Empfindlichkeit desmenschlichen Augesin Abhängigkeit desFarbspektrums(V-Lambda-Kurve)0 %400 nm 450 nm 500 nm 550 nm 600 nm 650 nm 700 nmWellenlängeLichtquelleElektrischeLeistung (W)Lichtstrom(lm)Lichtausbeute(lm/W)Tabelle 3:Beispiele von Lampenund derenLichtstrom undLichtausbeuteHaushaltkerze − 12,5 −Glühlampe für Taschenlampe 2 12,5 6Glühlampe 230 Volt 60 710 12Eco Halogenglühlampe 42 630 15Eco Halogenlampe 12 V 35 860 25Sparlampe 11 640 58LED-Lampe E27 12 806 67Leuchtstoffröhre 35 3 650 104Natrium Niederdrucklampe(«gelb-orange» Strassenlampe)180 32 000 178Sonne − 2,5 · 10 28 −

17Energieeffiziente Beleuchtungstärke von 500 Lux gemessen wird, kannman einen Text mit normaler Schriftgrösseohne Ermüdung lesen. Je nach Sehaufgabeist eine andere Beleuchtungsstärkenotwendig: in einem Korridor reichen 100Lux, auf einem Operationstisch sind mehrere1000 Lux sinnvoll. Das menschlicheAuge kann bei Beleuchtungsstärken zwischenweniger als 1 Lux (Vollmond) bis zu100 000 Lux (volle Sonne am Mittag) sehen(Abbildung 18, Tabelle 4). Mit der Pupilleund einer gewissen Adaptionszeit stelltsich der Mensch auf die grossen Helligkeitsunterschiedeein. Jeder Fotoapparatist mit diesem grossen Helligkeitsspektrumvöllig überfordert. Die Beleuchtungsstärkekann mit einem Luxmeter – im Vergleichzu den anderen Lichtgrössen – relativ einfachgemessen werden.Leuchtdichte (cd/m²)Das vom Auge aufgenomme Licht wird mitder Leuchtdichte beschrieben; dabei spieltdie Grösse des leuchtenden Körpers(Sonne, Lampe, Bildschirm oder reflektiertesLicht eines selber nicht leuchtendenGegentandes) die wesentliche Rolle.] Ein leuchtender Körper erzeugt im Augeeine sehr hohe Leuchtdichte, wenn Lichtstärkeund leuchtende Fläche gross sind.] Eine hohe Leuchtdichte kann aber auchbei grosser Lichtstärke und relativ kleinerleuchtenden Fläche erzeugt werden, z. B.Licht einer klaren Glühlampe.] Wird die leuchtende Fläche durch einenDiffusor vergrössert, sinkt die Leuchtdichtedeutlich, z. B. Licht einer matten Glühlampe.Die Leuchtdichte wird für die Beurteilungder Helligkeit von leuchtenden Flächenverwendet. Dazu wird die Lichtstärke einerLichtquelle in die Richtung des Betrachtersdurch die Grösse der leuchtenden Flächegeteilt. Beispiel: Eine Deckenleuchte hateine Schirmgrösse von 0,1 m² aus der Sichtdes Betrachters. Dieser sieht ja nur eineSeite der Leuchte von einem bestimmten0,1 bis 1 Lux10 bis 1000 Lux10 000 bis 100 000 LuxAbbildung 18:Beleuchtungsstärkenvon typischenLichtquellenBewertungsebene (Boden, Tisch)Beleuchtungsstärke (Lux)Wolkenloser Sommertag 100 000Trüber Sommertag 20000Exponat in Bijouterie 10000Operationstisch 5000Auslagen im Supermarkt 2 000Bürobeleuchtung 500Wohnzimmer 100Strassenbeleuchtung 20Vollmond in Winternacht 1Sternennacht ohne Mondschein 0,01Tabelle 4:Beispiele von Beleuchtungsstärken

18LichtStandort aus. Wenn die Lichtstärke derDeckenleuchte in diese Richtung nun 100cd beträgt, dann ergibt sich für den Betrachterauf dem Leuchtenschirm eineLeuchtdichte von 1000 cd/m². Die Leuchtdichteist somit auch ein Mass für die Blendungeiner Lichtquelle. Je nach Sehaufgabesollten bestimmte Leuchtdichtennicht überschritten werden. Bei Bildschirmarbeitsplätzensollte die Blendungder Arbeitsplatzleuchte nicht höher als1000 cd/m² sein, damit die Person amComputer noch ungestört arbeiten kann.Zusammenhang zwischen Lux, Lumenund CandelaUnter der speziellen Voraussetzung, dasseine Lichtquelle genau 1 Meter von derBewertungsebene von 1 m² entfernt istund die gesamte Lichtmenge der Lichtquellegenau auf diese Bewertungsebeneabgegeben wird, gilt:1 Lumen = 1 Lux = 1 Candela (Abbildung19)Mit einem Luxmeter lässt sich demnachdie Lichtstärke in eine bestimmte Richtungmessen, wenn das Messgerät genau 1 Metervon der Lichtquelle entfernt ist undsenkrecht auf diese gerichtet ist. Die Lichtstärkenimmt in Relation zur Beleuchtungsstärkemit dem Quadrat des Abstandesab: Bei 2 m beträgt die Lichtstärke also25 %, bei 0,5 m 400 % des Wertes von1 m Abstand.Unter der Voraussetzung, dass die Lichtstärkeeiner Lichtquelle in alle Abstrahlrichtungengleich gross ist bzw. die Lichtquelledas Licht in alle Richtungen gleichmässigabgibt, gilt:1 Candela 12,57 Lumen = Oberflächeder Einheitskugel (Radius 1 m) = 4 · Pi (Abbildung20)Tabelle 5:Lichtquellen undderen LeuchtdichtenLichtkörperLeuchtdichte (cd/m²)Sonne am Mittag 1600000000100-W-Glühlampe klar 10 000 000Sonne am Horizont 5000 000100-W-Glühlampe matt 200000Blauer Himmel 10 000Kerzenflamme 5000Mond 2 500Flachbildschirm 1 000Nachthimmel 0,001100cdAbbildung 19:Zusammenhangzwischen Beleuchtungsstärke(Lux),Lichtstrom (Lumen)und Lichtstärke(Candela) bei gerichtetemLicht1 Meterkein Streulicht1000 Lux1000 cd1000Lumen100cd1257lmAbbildung 20:Zusammenhangzwischen, Lumenund Candela beirundum gleichstrahlendem Licht

19Energieeffiziente Beleuchtung1.5 LichtmarktGesamtenergiebilanzIn der Schweiz wurden im Jahr 2010 total253 Terawattstunden Energie konsumiertund dafür 23,3 Milliarden Franken bezahlt.Der Energieverbrauch lässt sich den EnergieträgernTreibstoffe (Benzin und Diesel),Wärme (Öl, Gas, Holz, Fernwärme, Solar)und Elektrizität zuordnen. Weil die elektrischeEnergie die teuerste Energieform ist,unterscheiden sich die Anteile für Verbrauchund Kosten deutlich; Bezüglich derKosten macht die Elektrizität mit knapp40 % den grössten Anteil am Energiekuchenaus. Die hohen Millionenbeträge beiden Energiekosten müssen relativiert werden:Pro Person und Jahr werden in derSchweiz nur gerade 2 800 Franken fürEnergie (Wärme, Treibstoffe, Strom) ausgegeben.Energie macht 5 % bis 6 % desBruttoinlandproduktes aus.Energiebilanz BeleuchtungDer Energieverbrauch für Beleuchtungwird hauptsächlich durch die Leuchtmittelbestimmt. Andere Komponenten wie Betriebsgeräte,Regelungen und Leuchtensind für den Energieverbrauch von untergeordneterBedeutung. Knapp 80 % allerin der Schweiz verkauften Leuchtmittelstammen von den beiden Firmen Osramund Philips. Weltweit verkaufen die dreigrossen Hersteller Osram, Philips und GeneralElectric (GE) drei Viertel aller Lampen.Leistungen und Lebensdauern allerLeuchtmittel müssen nach klar definiertenNormen gemessen und deklariert werden.VerbrauchMan findet die Angaben auf allen Verpackungen,in Katalogen und im Internet;die Deklaration ist gesetzlich vorgeschrieben.Deshalb lässt sich auf der Basis derVerkaufszahlen der Typologie und der Leistungverschiedener Lampen von Osramund Philips eine relativ genaue Energiebilanzfür die Beleuchtung erstellen. Die Verkaufsstatistikder Hersteller wird allerdingsnicht öffentlich publiziert, die Zahlen könnenalso nur aufgrund von Schätzungenermittelt werden. Weil Entladungslampen– Sparlampen zählen auch zu den Entladungslampen– eine deutlich längere Lebensdaueraufweisen als Glüh- und Halogenlampen,ergibt sich ein markanter Unterschiedin den Anteilen des Verkaufs unddes Verbrauchs. Mehr als drei Viertel desGesamtverbrauchs entfällt auf Entladungslampen.Dies macht deutlich, dass dieWahl des Leuchtmittels – über das gesamteAnwendungsspektrum betrachtet– nur geringes Potenzial zur Energieeinsparungbietet. Dagegen können durchEffizienzsteigerungen bei den Leuchtenreflektoren,den Betriebsgeräten, der energieoptimiertenPlanung und natürlich imBetrieb der Beleuchtungsanlagen grössereEinsparungen realisiert werden.VerbraucherkategorienDer Lichtmarkt lässt sich in drei Sektorenunterteilen; diese unterscheiden sich starkbezüglich Produktpalette, Hersteller undVertriebskanäle.] Zweckbauten: Der professionelle Marktist hauptsächlich von EntladungslampenKostenElektrizität24%Treibstoffe33%Wärme43%Elektrizität39%Wärme27%Treibstoffe34%Abbildung 21:Anteile der Energieträgeram gesamtenEnergieverbrauchvon 253 000 GWh(links) und an dengesamten Energiekostenvon 23,3Mia. Fr. (rechts) fürdas Jahr 2010. Beiden Treibstoffensind die Steuernnicht enthalten.

20LichtAbbildung 22:Anzahl (links) undEnergieverbrauch(rechts) der in derSchweiz im Jahr2010 verkauftenLampen, geordnetnach Typen. Insgesamtwurden 38Mio. Lampen verkauft,die einenjährlichen Energieverbrauchvon 8100GWh zur Folge haben.(vor allem Leuchtstofflampen) bestimmt. Esgibt zahlreiche Bauformen, Grössen undSockeltypen. Alle Entladungslampen benötigenein Vorschaltgerät; in der Regel ist einVorschaltgerät nur für einen oder wenigeLampentypen geeignet. Die Leuchten werdendurch Planer und Installateure an dieEndkunden geliefert, wobei die Leuchtmittelmeist als Erstbestückung mitgeliefertwerden. Rund zehn grössere Leuchtenherstellersind in der Schweiz im Fachverbandder Beleuchtungsindustrie (FVB) organisiertund decken etwa 80 % des Leuchtenmarktesab. Die meisten Leuchten für Zweckbautenwerden in Europa gefertigt.] Haushalt: Der Consumer-Markt ist vorallem von Glüh-, Halogen- und Sparlampenmit den bekannten Schraub- undStecksockeln dominiert. Die Leuchtmittelwerden hauptsächlich über die Supermärkteund teilweise über FachgeschäfteGlühlampen23%Halogenlampen19%Sparlampen12%Entladungslampen46%vertrieben. Neben den bekannten HerstellernOsram (beliefert die Migros) und Philips(beliefert Coop) spielen zahlreiche andereFirmen eine kleinere Rolle; erwähnenswertist IKEA, die mit chinesischenProdukten einen Grossteil des Sparlampenmarktesin der Schweiz bewirtschaftet. ImUnterschied zum professionellen Marktstammen die Leuchten zum grössten Teilaus Fernost; nur wenige design-orientierteFirmen aus Europa haben noch eine gewisseBedeutung.] Strassenbeleuchtung: Die energetischeBedeutung der öffentlichen Beleuchtung istkleiner, als man dies subjektiv einschätzenwürde; der Energieverbrauch der Strassenlampenwird im Gegensatz zu allen anderenVerbrauchskategorien separat gemessenund in der Elektrizitätsstatistik des Bundesamtsfür Energie, BFE, ausgewiesen.Glühlampen8%Halogenlampen11%Sparlampen4%Entladungslampen77%Beleuchtungsanwendungen 2010Abbildung 23:Anteile der Verbraucherkategorienam gesamten Verbrauchfür Beleuchtungrespektive amgesamten Stromverbrauchvon 59 800GWh (2010). DerVerbrauch hat Kostenvon 10 Mia. Fr.zur Folge.übrigeAnwendungen86,3%Beleuchtung13,7%Zweckbauten9,7%Haushalte3,2%Strassen 0,8%Schweiz: 100% = 59800 GWh/a = ca. 10000 Mio. Fr. pro Jahr (2010)

Kapitel 2Energetische Bewertung2.1 EnergieetiketteDie Energieetikette ist eine europäischeDeklaration für diverse Energieverbraucher.Sie teilt den Energieverbrauch nach 7Effizienzklassen ein, wobei der Buchstabe«A» für die beste und «G» für die schlechtesteKlasse steht (Abbildung 24). Zusätzlichmüssen, je nach Verbrauchertyp, weiteretechnische Kennzahlen angegebenwerden. Die Energieetikette muss am Verkaufspunktgut sichtbar angebracht und inVerkaufsunterlagen ersichtlich sein.Die Energieetikette wurde in den 90-igerJahren für Haushaltgeräte entwickelt – fürWaschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspüler,Kühlgeräte und Tiefkühler.Diese Geräte werden auch als «weisseWare» bezeichnet. Später folgten Lampen,Autos, Gebäude, Kaffeemaschinenund Fernsehgeräte. Die Klasse D bezeichnetden Durchschnitt im Verbrauchspektrumzum Zeitpunkt der Einführung derEnergieetikette.Die weisse Ware wird seit gut 20 Jahrenetikettiert. Zwischenzeitlich hat sich derEnergieverbrauch der angebotenen Gerätestark verändert. Heute sind praktischalle Haushaltgeräte in der A-Klasse zu finden.Mit Zusatzkategorien A+ und A++kennzeichnet man heute die besten Geräte.Wer ungenügend informiert ist undbloss aufgrund der farbigen Etikette entscheidet,trifft allerdings eine falsche Wahl.Denn ein A-Kühlschrank ist nicht besondersenergiesparend. Der schnelle Blick aufdie Energieetikette täuscht – auch beiLampen.UmsetzungIn der Richtlinie 98/11/EG der EU-Kommissionvom 27. Januar 1998 zur Umsetzungder Richtlinie 92/75/EWG des Rates betreffenddie Energieetikettierung für Haushaltslampensteht in Artikel 1, Absatz 1:Diese Richtlinie gilt für mit Netzspannungbetriebene Haushaltslampen (Glühlampenund Leuchtstofflampen mit integriertemVorschaltgerät) und Haushaltsleuchtstofflampen(einschließlich ein- und zweiseitiggesockelte Lampen und Lampen ohne integriertesVorschaltgerät), selbst wenndiese nicht zur Verwendung im Haushaltvermarktet werden. Die Energieetikettefür Haushaltlampen gilt also für alle Lampentypen,auch solche, die in Dienstleistungund Industrie eingesetzt werden. InAbsatz 2 der Richtlinie 92/75/EWG werdenwesentliche Ausnahmen definiert.Von der Richtlinie ausgenommen sind:] sehr kleine Lampen (Leistung unter 4Watt)] lichtstarke Lampen (mehr als 6500 Lumen,z. B. 500-Watt-Halogen-Stablampen)] alle Reflektorlampen (also alle NiederundHochvolt-Halogen-Spotlampen)] weitere, wenig relevante ProdukteInsbesondere die Ausnahme für Spotlampenhat negative Konsequenzen, dennSpotlampen werden in Haushalt und Gewerbeim grossen Stil eingesetzt. Das Fehlender Etikette erschwert es der Käuferschaft,eine effiziente Alternative zu denGlüh- und Halogenspotlampen zu kaufen.Das zuständige europäische Normengremiumund die Industrie sind zwar schonseit Jahren damit beschäftigt, diese Lückezu schliessen, bis 2011 konnten sie sichnicht auf eine gemeinsame Formel einigen.EnergieNiedriger VerbrauchABCDEFGHoher VerbrauchAAbbildung 24:Die europäischeEnergieetikette fürEnergieverbraucher

22Energetische BewertungTypische Lampen und EffizienzklassenAls Energieeffizienz einer Lampe wird dasVerhältnis von abgegebener Lichtmengeder Lampe (Lumen) zur aufgenommenenelektrischen Leistung (Watt) verwendet,die Energieeffizienz von Leuchtmitteln ergibtsich in Lumen pro Watt. In Abhängigkeitder elektrischen Leistung wird einembestimmten Lumen-pro-Watt-Wert eineEffizienzklasse zugeordnet – je niedrigerdie Leistung, desto schwächer die Anforderung.Der Tabelle 6 kann entnommen werden,dass die Bandbreite von der geringsten zurhöchsten Effizienz Faktor 12 beträgt. Oderanders ausgedrückt: eine 35-Watt-Leuchtstoffröhregibt mit derselben elektrischenLeistung 12-mal mehr Licht ab als eine Soffitenlampe(Glühlampe in Röhrenform).Letztere finden übrigens ihre Verwendungin älteren WC-Einrichtungen sowie trendigenBars und Restaurants.Tabelle 6 zeigt weitere Merkmale der Effizienzbewertungdurch die Energieetiketteauf, welche die Verständlichkeit stark beeinträchtigt:Die Klassierung verläuft nichtnach linearer Gesetzmässigkeit; die Klassenhaben eine enorme Bandbreite unddie Sparlampe hat – als einzige Lampe –einen Sonderstatus, ist ohne Ausnahmeder Klasse A zugeordnet. Sinnvoller wäreein Rating, wie in Tabelle 7 dargestellt. DieEffizienz von Spotlampen ist wegen derReflektorverluste etwas tiefer – mehr als20 % sollten diese Verluste aber nicht betragen.2.2 GlühlampenverbotAm 18. März 2009 verabschiedete die zuständigeKommission des europäischenRates die Richtlinie 2005/32/EG, welcheden stufenweisen Ausstieg aus der Glühlampentechnologiefestlegt. Die offizielleBezeichnung des Glühlampenverbots lautet:Anforderungen an die umweltgerechteGestaltung von Haushaltslampenmit ungebündeltem Licht. Im Fachjargonwird auch die Bezeichnung EUP-Richtlineverwendet, wobei EUP für «Energy UsingProducts» steht. Neben Lampen werdenTabelle 7:TransparentesRating von LampenKlasse Lampenbeispiel Leistung *(W)Lichtstrom(lm)Effizienz(lm/W)A Beste Leuchtstoff-Röhre 35 W 38 3650 96Beste LED-Lampe 6 W 7 650 93Sparlampe 11 W 11 640 58B Kompaktleuchtstofflampe 42 W 26 1800 69Eco-12-V-Halogenlampe 35 W 37 860 23C Eco-Halogenglühlampe 52 W 52 820 16D Eco-Halogenglühlampe 28 W 28 345 12E Normale Glühlampe 75 W 75 935 12F Normale Glühlampe 25 W 25 220 9G stabförmige Glühlampe35 270 8(Linestra)*) Leistung inkl. Betriebsgerät, sofern notwendigTabelle 6:Typische Lampenund deren EffizienzklassenEffizienzklasseLampen ohneReflektor (lm/W)Reflektorlampen(lm/W)Beispielesehr gut > 80 > 64 Leuchtstoffröhren, LEDgut > 60 > 48 Kompakte Leuchtstofflampen,Sparlampen, LEDDurchschnitt > 40 > 32 Sparlampen, LEDungenügend > 20 > 16 Halogenschlecht < 20 < 16 Halogen, Glühlampen

23Energieeffiziente BeleuchtungTabelle 8: Ausstiegsplanfür normaleGlühlampenAbbildung 25: Beispieleiner Produktedeklarationauch Anforderungen an diverse andereenergieverbrauchende Produkte gestellt.(z. B. Steckernetzteile, Setupboxen, PC,Monitore).Outphasing der GlühlampenBasis für die Anforderungen an die Energieeffizienzvon Lampen bildet die Energieetikette.Nach einem festgelegten Fahrplansollen zwischen September 2009 und2016 alle Lampen ausserhalb der EffizienzklassenMUSA und E B vom LOGOMUSTMarkt verschwinden(Tabelle 8). Das Glühlampenverbot beinhalteteinige wichtige Zusätze und Aus-A s um volend t ut et ut eoser it dnahmen:i] Mattierte Lampen es mussten o ibus volupta seit Ma maio dem tapStart am 1. September qui n 2009 sam etur ut in e pernate der Klasse porro oreA sein. Das bedeuteteint, sumqudas sofortigeuscient quist la uVerl iquibmaionseque veliae ipsam, qui dolo umqschwinden aller Mattglaslampen mit Ausnahmeder Spar- und ac unti LED-Lampen at tore omni aus ic tum den es e cabora v le t p r c t c m orue um in a rqu c lVerkaufsgeschäften und di tor eictat Katalogen voluptas a di Dazu optatel smuss man wissen, dass dolupmattierte Soluptur, Glühlampennicht weniger effizients ienet utati ducsitatem quesinds nt, cupals Klarglasvoupiciet eoi en itpe rum uat r m et m l ria v l ptat mLampen; die Argumentationt v it tate vderrep rVerfassert pt te v lupumq p r p a pder Richtlinie dazu: Für t e emqu mattierte i dent au Lampenfug m quaepe dis g Cobieten Sparlampen einen ver hic guten ture st nesto Ersatz; offic für quatklare Lampen dagegen reictu ist em der bus as expla Ersatz qui secus kaum c tatmöglich.mo ex elec a em apid que vero i cimin] Reflektorlampen sindu auebenfallset o ficaborvom Verbotausgenommen. Ob Niedervolthalogen,Hochvolthalogen, normale Glühlampenspotsoder Kugelkopflampen – alle bleibenerlaubt. Eine Ausnahme gilt auch für dieineffizienten Linestra-Glühlampenröhren.] In der Schweiz gilt ebenfalls ein Glühlampenverbotseit 1. September 2010. Zusätzlichsind hierzulande die kleinen 15-Wattund25-Watt-Glühlampen bereits seit Januar2009 verboten.DeklarationspflichtDie EUP-Richtline für Lampen enthält nebendem Verbot der normalen Glühlampeneine zusätzliche Deklarationspflichtvon wichtigen technischen Kennwerten.Auf allen Lampenverpackungen müssenkünftig folgende Angaben vermerkt sein:Leistungsaufnahme, Lichtstrom, Lebensdauer,Zahl der Schaltzyklen, Farbtemperatur,Anlaufzeit, Dimmbarkeit, Abmessungenund Quecksilbergehalt. In webgestützenInfos müssen weitere Angaben zu denDatum verboten erlaubt1. September LOGOM 2009 100 STER Watt + höher Energieklasse C1. September 2010 75 Watt + höher und besser1. September 2011 60 Watt 12 mm+ höher1. September 2012 15, 25, 4 40 m Watt +höher1. September 2016 Klassen C bis G Klassen A + BDie neue LampenverpackungENERGY SAVERName und Nummerder Lampewarm white2700K220-240VE2782 mA1,5 mg Hgwww.xyz.yy90 Ra Die vordere Zahl gibt die Leistungsaufnahme in Watt an, also wie viel Energiedie Lampe beim Betrieb benötigt. Die hintere Zahl gibt an, welcher klassischenGlühbirne die Leistung der Lampe entspricht. Lm = Lumen, gibt die Lichtleistung an, also wie hell eine Lampe ist. Years/h (hours), gibt die ungefähre Lebensdauer in Stunden und Jahren an. K = Kelvin, gibt die Lichtfarbe an, also ob das Licht warmweiss, neutraloder kaltweiss ist. Falls die Lampe Quecksilber enthält, sind folgende Informationen anzugeben:Hg = Hydragyrum, gibt an, ob und wenn ja, wie viel Quecksilber eineLampe enthält. www.xyz.yy: Auf einer Website finden Sie Informationen, wie dieLampe bei versehentlichem Bruch zu entsorgen ist. Farbwiedergabe: je niedriger der R a -Wert, desto schlechter ist die Farbwiedergabe,d. h. dass die Farben der angeleuchteten Gegenstände anders wiedergegebenwerden als bei Tageslicht. (Diese Angabe ist optional)60 bis 80 = mittel (Aussenbereich) 80 bis 90 = gut bis sehr gut (Wohnraum,Büro, Schule), 90 bis 100 = ausgezeichnet (Grafikarbeitsplätze, Wohnraum) Dimmereignung, gibt an, ob sich eine Lampe für den Dimmerbetrieb eignet. Anlaufzeit: Zeitraum, den eine Lampe benötigt um 60 % des angegebenenHelligkeitswerts zu erreichen. (Guter Wert für Sparlampen: < 30 Sekunden) Schaltzyklen, gibt an, wie oft eine Lampe an- bzw. ausgeschaltet werdenkann. (Guter Wert für Sparlampen: ab 75 000-mal)ONOFF90 000 mal15 Sek.

24Energetische BewertungLampen gemacht werden: Leistungsfaktor,Lichtstromerhalt, Zündzeit, Farbwiedergabeund Empfehlung zur Entsorgung.Dank der Deklarationspflicht ist es nunmöglich, die Qualität von Lampen auchausserhalb ihrer Energieeffizienz zu beurteilen.Die in der Deklaration erwähntenBegriffe sind im Folgenden erklärt.Anforderungen an LampenNeben der Deklarationspflicht gelten fürLampen Mindestanforderungen. Die Anforderungentreten in zwei Etappen fürSparlampen (kompakte Leuchtstofflampenmit integriertem Betriebsgerät) undfür Glüh- und Halogenlampen in Kraft. FürLED-Lampen werden in der Richtlinie keineAnforderungen gestellt (Tabelle 9).Erläuterungen zu den einzelnen Anforderungen] Lebensdauerfaktor: Ab dem Jahr 2013müssen Sparlampen so konstruiert sein,dass nach 6 000 Betriebsstunden mindestensnoch 70 % der Lampen brennen(2009 noch 50 %).] Lebensdauer: Die minimale Lebensdauervon Glüh- und Halogenlampen mussab 2013 2 000 Betriebsstunden betragen– wobei der Kauf von normalen Glühlampendann verboten ist.] Vorzeitiger Ausfall: Maximal 5 % derLampen dürfen frühzeitig ausfallen. DieBetriebszeit bis zum vorzeitigen Ausfall istbei Sparlampen und Glühlampen unterschiedlichdefiniert. Ab 2013 gelten strengereAuflagen.] Die Zahl der Schaltzyklen gibt an, wiehäufig eine Lampe ein- und ausgeschaltetwerden kann, bis sie defekt ist. Diese Zahlschwankt in der Praxis enorm: Die besteSparlampe kann mit 1 Million Schaltungenpraktisch unbegrenzt ein- und ausgeschaltetwerden, schlechte Lampen schaffen nurgerade 3 000 Schaltungen (Faktor 300).Die Zahlen in der Tabelle 9 sind aus Gründender Verständlichkeit vereinfacht wiedergegeben:statt 3 000 (im Jahr 2009)steht in der Norm «= halbe Lebensdauer»bzw. «= Lebensdauer» bei 6 000 h im Jahr2013.SparlampenGlühlampenTabelle 9:Anforderungen anSpar- und Glühlampen*RoHS ist das Kürzelfür die EG-Richtliniezur Beschränkungder Verwendungbestimmter gefährlicherStoffe in Elektro-und Elektronikgeräten.Lebensdauerfaktor(nach 6000 Betriebsstunden)2009 2013 2009 2013> 0,5 > 0,7 – –Lebensdauer > 1 000 h > 2 000 hVorzeitiger Ausfall(nach Betriebsstunden)Zahl der Schaltzyklen] Sofortstartlampen] Warmstartlampen< 5 %(200 h)> 3 000> 10 000< 5 %(400 h)> 6 000> 30 000< 5 %(100 h)< 5 %(200 h)> 4 000 > 8 000Zündzeit < 2 s < 1 s < 0,2 s < 0,2 sAnlaufzeit] ohne Amalgam] mit Amalgam< 60 s 0,5> 0,9> 88 %> 70 %> 0,55> 0,9––> 0,95> 0,95––> 0,95> 0,95Farbwiedergabe > 80 > 80 100 100UVA- und UVB-Strahlung≤ 2,0 mW pro 1000 LumenUVC-Strahlung≤ 0,01 mW pro 1000 LumenQuecksilber (RoHS)* < 5 mg 0 mg

25Energieeffiziente Beleuchtung] Die Zündzeit bezeichnet die Zeitspannevom Betätigen des Lichtschalters bis zurersten Lichtabgabe der Lampe. Bei einerSparlampe «Modell 2009» darf es also 2Sekunden dauern, bis die Lichtquelleleuchtet.] Anlaufzeit: Zeitdauer nach der Zündzeitbis zum Moment, in dem 60 % dermaximalen Lichtabgabe verfügbar ist. Dader Anlauf logarithmisch verläuft, dauertes ein Mehrfaches der 60 %-Anlaufzeit biszur 100 %-Lichtabgabe. Bei Sparlampenkönnen das bis zu 15 Minuten sein. Dasmenschliche Auge nimmt allerdings dieVeränderung zwischen 60 % und 100 %kaum wahr. Sparlampen mit Amalgambrauchen noch länger, um hell zu leuchten;Amalgam hat es vor allem in Sparlampenin Glühlampenform, in Sparlampenspotsund in Miniatur-Sparlampen zur Erhöhungder Schaltfestigkeit und der Lebensdauer.Die Kriterien «Anlaufzeit» und«Zahl der Schaltzyklen» sind in technischerHinsicht gegenläufig. Beim Kaufmuss hier ein individuelles Optimum gefundenwerden.] Lampenlichtstromerhalt: Alle Lampentypenverlieren mit der Zeit an Leuchtkraft;der Lichtstrom geht zurück. Mit dem Lampenlichtstromerhaltwird definiert, wiegross der Anteil des Lichtes am ursprünglichenWert nach 2 000 h respektive 6 000 hnoch ist. Dieser Wert wird in Zukunft insbesonderebei den sehr langlebigen LED-Lampeneine wichtige Rolle spielen.] Leistungsfaktor: Eine elektrische Grösse,die das Verhältnis zwischen bezogenerWirkleistung und transportierter Scheinleistungangibt. Für die Konsumenten istdieser Wert von geringer Bedeutung. Es istaber die Kennzahl zur Beurteilung dertechnischen Qualität des Produktes undder damit verbundenen Netzverschmutzung.Dass Sparlampen unter 25 Watt einenLeistungsfaktor von 0,5 ausweisendürfen, ist aus Sicht des Ingenieurs sehrfragwürdig und nur aus einer ökonomischenSicht zu erklären.] Farbwiedergabe: Sie gibt die Qualitätdes Lichtes an. Der Farbwiedergabeindexist allerdings eine relativ oberflächliche Definitionfür die Güte des Lichts. Auch beieinem guten Wert von 80 kann man subjektiv,je nach Farbsituation, einen schlechtenEindruck haben. Eine genauere Beurteilungder Farbwiedergabe ist nur durchdie Betrachtung des gesamten Farbspektrumsmöglich. Vor allem bei der LED-Technikkommt diesem Aspekt eine grosse Bedeutungzu.] Farbtemperatur: In diesem Punkt werdenkeine Vorgaben gemacht: Als Warmweisswird eine Farbtemperatur zwischen2 500 und 3 000 Kelvin bezeichnet; Tageslichtweissliegt bei 6 500 Kelvin. Mit Sparlampenund LED können alle Farbtemperaturen(z. B. auch neutrales Weiss mit 4 000Kelvin) generiert werden, Glüh- und Halogenlampensind immer warmweiss.] Ultraviolett-Strahlung: Für alle Lampentypengelten dieselben Anforderungen.Bei LED ist der UV-Anteil im Lichtdeutlich geringer als bei allen anderenLeuchtmitteln; deshalb stösst LED vor allemin der Museums- und der Ladenbeleuchtungauf grosses Interesse.] Quecksilber: Der Wert von 5,0 mgQuecksilber pro Sparlampe stammt aus dereuropäischen Richtlinie «2002/95/EGRoHS» zur Beschränkung der Verwendungbestimmter gefährlicher Stoffe in ElektroundElektronikgeräten (RoHS: Restriction of(the use of certain) hazardous substances).Ohne Quecksilber ist eine Sparlampe nichtfunktionsfähig. Das Quecksilber kann aberminimiert werden; der tiefste Quecksilbergehalteiner Sparlampe liegt bei ca. 1,2 mg.Beitrag des Glühlampenverbots zurStromeinsparungMit welchen Auswirkungen auf den Energieverbrauchist aufgrund des Verbots vonGlühlampen zu rechnen? Dank der Quasi-Monopol-Stellung der LampengigantenOsram und Philips kann mittels Branchenstatistikeine relativ genaue Bilanz gezogenwerden (Abbildung 26).] 1998 bis 2006: Starke Zunahme desStromverbrauchs für Beleuchtung in Haushalten.Auslöser war der «Halogen-Boom»;dabei wurden praktisch keine herkömmlichenGlühlampen substituiert; die Halogenlampenkamen als zusätzliche Lichtquellendazu.

26Energetische Bewertung] 2009 bis 2012: Umsetzung des Glühlampenverbotes,Teil 1. Nur noch der Verkaufvon Lampen der Effizienzklassen A bisD sind erlaubt, die Klassen F bis G werdenverboten. Ende 2011 ist dieser 1. Schrittpraktisch vollzogen; von Gesetzes wegenwäre das Out-Phasing der Glühlampen bisSeptember 2012 vorgesehen. Dieser 1.Schritt des Glühlampenverbotes bringteine Stromeinsparung gegenüber 2006von rund 300 GWh/a, wenn man den kleinenRest an Glühlampen von 2012 nochdazu nimmt. Stromeinsparung bezogenauf den Schweizer Gesamtstromverbrauch:rund 0,5 % (gegenüber 2006).] Bis 2016: Umsetzung des Glühlampenverbotes,Teil 2: Nur noch der Verkauf vonLampen der Klassen A und B sind erlaubt,das sind die Spar- und LED-Lampen, sowieeinige wenige Halogenlampen. Die KlassenC bis G sind verboten. Einsparung: 950GWh/a gegenüber 2012. Diese Einsparungist aber nur möglich, wenn auch die Spotlampeneinbezogen werden – was mitStand 2011 zwar geplant, aber noch nichtim Vollzug ist.] Nach 2016: Eine Steigerung der Effizienzder Leuchtmittel der Klasse A um 30 % istmit der LED-Technik möglich. Sinnvoll wäredie Definierung einer Klasse A+ und evtl.auch A++. Es könnten weitere 300 GWh/aeingespart werden. Damit scheint aber dasPotenzial zur Verbrauchsreduktion mittechnologischen Mitteln in den Haushaltenerreicht.Japanische StromsparkampagneFür die Menschen in Japan bedeutet dieKatastrophe von Fukushima neben derAngst vor der nuklearen Verseuchung ihresHeimatlandes und verstärkten Lebensmittelkontrollen,dass der Strom strengrationiert werden muss. Tatsächlich scheintdas Thema Energiesparen noch nicht inden Köpfen vieler Japaner angekommenzu sein und die drastische Lage überfordertmanch einen Bewohner Japans. DiesesProblem lösen japanische Grafikdesignermit Sujets, die vor allem Glühlampenabbilden.Energieverbrauch Beleuchtung in Haushalten der Schweiz nach Effizienzklassen1510 GWh/a2030 GWh/a160 GWh/a530 GWh/a1840 GWh/a280 GWh/a1750 GWh/a320 GWh/aA+ (LED)A+B (Sparlampen)C+D (Halogen)E (Glühlampen)F+G (Glühlampen)880 GWh/a1310GWh/a1280GWh/a1290GWh/a800 GWh/a500 GWh/aAbbildung 26:Energieverbrauchsentwicklungder BeleuchtunginSchweizer Haushalten650 GWh/a120 GWh/a1998 2006 2010 Prognose 2011 Prognose 2016 Ziel nach 2016

27Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 27:Japanische Stromsparkampagnenachdem Reaktorunglückvon Fukushima2011

28Energetische Bewertung2.3 Norm SIA 380/4Der SIA (Schweizerischer Ingenieur undArchitekten Verein) ist in der Schweiz zuständigfür die Normen im Hoch- und Tiefbau.Eine er vier sektoriellen Normenkommissionenist die Kommission für Gebäudetechnikund Energie (KGE). Die KGEsteuert und koordiniert alle Normen in diesemBereich, unter anderem auch die SIA-Norm 380/4 (Elektrische Energie im Hochbau).SIA 380/4 nimmt eine spezielle Stellungim schweizerischen aber auch europäischenNormenwesen ein: Als die Norm1995 in Kraft gesetzt wurde, gab es im gesamteneuropäischen Umfeld kein Pendant;dies änderte sich erst 10 Jahre spätermit der Umsetzung der europäischen GebäuderichtlinieEPBD: Energy Performanceof Buildings Directive. Die Vorreiterrolleder Schweiz in diesem Bereich bringt Vorteile:grundsätzlich verpflichten sich dieeuropäischen Länder nämlich, die Euronormenanzuwenden und keine neuen eigenenNormen zu entwickeln, wo es bereitseuropäische gibt. Da SIA 380/4 aberbereits lange vor der EPBD entstanden ist,kann sie weiterhin angewendet und entwickeltwerden, ohne europäische Vereinbarungenzu verletzten. Das ist ein grossesPlus in der Frage der Umsetzung: Vorgehenund Rechenmodell sind bei SIA 380/4deutlich praxis-orientierter gestaltet als beiden zahlreichen europäischen Übernormen,welche das Thema «elektrische Energieim Hochbau» abdecken sollen.Ziel und Zweck der NormZum Normenwerk des SIA gehört auch dieNorm SIA 380/4, Elektrische Energie imHochbau, in deren Vorwort es heisst: «DieNorm SIA 380/4 Elektrische Energie imHochbau hat einen rationellen Einsatz vonElektrizität in Bauten und Anlagen zumZiel und will als Planungshilfe dazu beitragen,den Elektrizitätsverbrauch von NeuundUmbauten zu optimieren. Sie definiertdie massgebenden Kenngrössen und legteine standardisierte Darstellung des Elektrizitätsbedarfsfest.» Die Norm umfasstvier Kapitel:] Verständigung (Erklärung zu Begriffen)] Vorgehen (Aufgaben der Beteiligten)] Berechnungsverfahren zum elektrischenLeistungs- und Energiebedarf] Anforderungen an Beleuchtungs- sowieLüftungs- und KlimaanlagenVerständigungDie wichtigsten Begriffe aus der Norm SIA380/4:] Elektrizitätsverbrauch (MWh/a): Jährlicher,gemessener Verbrauch an elektrischerEnergie eines Gebäudes oder einer Anlage.] Elektrizitätsbedarf (MWh/a): Jährlicherberechneter Bedarf an elektrischer Energieeines Gebäudes, einzelne Nutzungen, vonRäumen und von installierten Geräten.] Spezifischer Elektrizitätsbedarf (kWh/m²): Auf die Nettofläche bezogener jährlicherElektrizitätsbedarf von Gebäuden,Nutzungen und Räumen.Schweizer NormNorme suisseNorma svizzeraSIA 380/4:2006 Bauwesen 520 380/4EINGETRAGENE NORM DER SCHWEIZERISCHEN NORMEN-VEREINIGUNG SNV NORME ENREGISTRÉE DE L’ASSOCIATION SUISSE DE NORMALISATIONErsetzt den technischen Teil der Empfehlung SIA 380/4, Ausgabe 1995380/4Abbildung 28:Aus dem Titelblattder SIA-Norm 380/4Elektrische Energie im HochbauL’énergie électrique dans le bâtiment, L’energia elettrica nell’edilizia

29Energieeffiziente Beleuchtung] Teil-Energiekennzahl Beleuchtung(MJ/m²): Auf die Energiebezugsfläche (desgesamten Gebäudes) bezogener Elektrizitätsbedarf(1 kWh = 3,6 MJ).] Geschossfläche (m²): Bruttofläche inkl.Wände und Konstruktionsflächen] Nettofläche (m²): Nutzbare, vermietbarebzw. beleuchtete Fläche ohne Wändeund Konstruktionsflächen.] Energiebezugsfläche (m²): Summe allebeheizten oder klimatisierten Geschossflächenin einem Gebäude. In Gebäudenohne Parking beträgt die Nettofläche rund90 % der Energiebezugsfläche.] Grenzwerte (kWh/m²) sind bei Neubauteneinzuhalten und bei Umbauten anzustreben;sie entsprechen dem Stand derTechnik und sind wirtschaftlich.] Zielwerte (kWh/m²) sind bei Neubautenanzustreben; sie ergeben sich durch optimaleKombination der besten am Markterhältlichen Produkte.] Projektwerte (kWh/m²) sind die mitdem Berechnungsverfahren ermitteltenEnergieverbrauchswerte.] Systemanforderung: Anforderung anden Elektrizitätsbedarf des gesamten Gebäudes.Bei einer Bewertung anhand derSystemanforderung besteht planerischeFreiheit bei der Auswahl und der Kombinationvon Komponenten (Lampen, Leuchten,Regelungen, Raumgestaltung). Energetischgute und schlechte Anlagen könnenmiteinander verrechnet werden. DieKompensation erfolgt über die Flächengewichtung.Die Beleuchtung kann allerdingsnicht mit anderen Verwendungszwecken(z. B. Lüftung oder Gebäudehülle) verrechnetwerden.] Einzelanforderungen: Anforderungenan Leuchten, bestehend aus Lampe, Betriebsgerätund Leuchte. Bei Einzelanforderungenbesteht keine Kompensationsmöglichkeit.Bei Beleuchtungen gelten Einzelanforderungennur in Verbindung mit Vorgabenan die Beleuchtungsstärke (gemässNorm SNEN-12464).] Elektrische Leistung: aufgenommenemittlere Leistung einer Leuchte (inkl. Betriebsgerät)bei Volllast im Dauerbetriebwährend einer Viertelstunde. Die Summealler installierter Leuchten in einem Raum,einer Nutzung oder im gesamten Gebäudeergibt die installierte Leistung. Da seltenalle Leuchten gleichzeitig brennen, ist diemaximale gemessene Leistung in der Regeltiefer als die installierte Leistung.] Volllaststunden: Für eine einzelne,nicht dimmbare Leuchte entspricht dieVolllaststundenzahl der Betriebszeit (Abbildung29). Da selten alle Leuchtengleichzeitig brennen, ergibt sich, hochgerechnetauf eine Nutzung oder auf dasgesamte Gebäude, eine mittlere Betriebsstundenzahl.Die Volllaststundenzahl ergibtsich aus dem Verhältnis von Energiebedarfund installierter Leistung. Die Volllaststundenzahlist also in der Regel tieferals die effektive Betriebszeit der einzelnenLeuchten.Leistung in WattVolllaststundenEnergie-äquivalente FlächeInstallierte Leistung7:00Betriebsstunden18:00Standby-LeistungZeitAbbildung 29:Definition der Volllaststunden

30Energetische Bewertung] Raumindex: Quantifiziert den Wandanteileines Raumes, bezogen auf die Bodenfläche(Abbildung 30). Je höher der Raumindex,desto weniger Kunstlicht muss installiertwerden, um ein erwünschtes Beleuchtungsniveauzu erreichen; der lichtabsorbierendeWandanteil wird kleiner unddie Leuchten können das Licht frei in denRaum abgeben. Der Wert liegt in der Praxiszwischen 0,5 und 5.] Lichtstrom (Lumen): Strahlungsleistungeiner Lichtquelle, bewertet mit derEmpfindlichkeit des menschlichen Augesauf definierte Lichtfarben.] Beleuchtungsstärke (Lux): Lichtstrom,der auf eine definierte Fläche, z. B. auf derTischoberfläche, auftritt. In der EN-Norm12464 (Beleuchtung von Arbeitsstätten inInnenräumen) sind für verschiedene Sehaufgabenmittlere Beleuchtungsstärken(Wartungswerte) aufgelistet.] Richtwerte zur Beleuchtungsstärkesind unter 2.4 zu finden.] UGR-Wert: Blendziffer, Mass für dieBlendung. Verhältnis der Direktblendungdurch Leuchten zur allgemeinen Raumhelligkeitrespektive zur Leuchtdichte im Hintergrund.In der EU-Norm EN 12464 sindzulässige UGR-Werte aufgelistet. Je grösserder UGR- Wert, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeitfür Blendung. Das Verfahrendes «Unified Glare Rating» (UGR) wurdevon der CIE (Commission International del’Eclairage) entwickelt, um weltweit eineinheitliches System der Blendungsbewertungverfügbar zu machen. Im Gegensatzzum Söllner-Verfahren, das die Blendungdurch einzelne Leuchten bewertet, ist dieUGR-Formel geeignet, die Blendung einerBeleuchtungsanlage zu beurteilen. DerUGR-Wert ist ein raumspezifischer Wert, erkann auch als Kennwert für Leuchten dienen,wenn ein standardisierter Raum zugrundegelegt wird; als Standard wird einRaum mit den Abmessungen 12 m / 24 m/ 3 m (Länge / Breite / Höhe) vorausgesetzt.Richtwerte für Blendziffern sind unter 2.4zu finden.Zusammenarbeit der BeteiligtenDie Beleuchtungsplanung in einem Gebäudespielt sich im Wesentlichen im DreieckBauherrschaft (Besteller) – Architekt –Lichtplaner (und Elektroplaner) ab. Für dieEffizienz einer Beleuchtungsanlage habenalle Beteiligte ihre Verantwortung. In derPraxis läuft der Prozess einer Beleuchtungsplanunghäufig in einzelnen Schrittenab. Das hat zur Folge, dass der Elektroplaneram Schluss des Planungsprozessesdie Mängel der früheren Schritte mittelsRegelungen beheben sollte, um eine effizienteBeleuchtung zu ermöglichen (Abbildung31). Doch die Beleuchtungsplanungfängt früher an:] Bauherrschaft: Sie macht Vorgaben;diese sollten sich nicht gegenseitig widersprechen,z. B. Minergie-Standard für dieBeleuchtung und Wände aus schwarzemSamt. Auch andere Anforderungen an Gestaltungund Funktionalität sowie unrealistischerKostendruck sind keine guten Voraussetzungenfür eine effiziente Beleuchtung.k =A x Bh x (A + B)h = LichtpunkthöheAbbildung 30:Definition desRaumindexesA = BreiteB = Länge

31Energieeffiziente Beleuchtung] Architekt: Die Raumhelligkeit, aberauch die Möglichkeiten der Tageslichtnutzungliegen in den Händen des Architektenund beeinflussen den Energieverbrauchfür die künstliche Beleuchtungstark. Besonders heikle Punkte bei vielenarchitektonischen Entwürfen sind minderwertigeSonnenschutzeinrichtungen (flächigeMarkisen statt variable Lamellen)und Sonderanfertigungen von Leuchtenals Kunstobjekte.] Licht- und Elektroplaner: Er solltewenn immer möglich die Leuchtenauswahlbestimmen; lichttechnisch optimierteLeuchten geben im Schnitt doppelt sovielLicht ab im Vergleich zu individuell gestaltetenSonderanfertigungen; das wirkt sichdirekt auf den Energieverbrauch aus. Lichtregulierung– richtig geplant und montiert– bringt sehr viel; nicht selten fehlt bei derLichtregelung aber das Geld und die Zeitfür eine professionelle Umsetzung.] Der Elektro- oder Lichtplaner ist meistzuständig für den Energienachweis; wenndieser den Anforderungen nicht genügt,reichen oft einfache Korrekturen bei derInstallation nicht; nur die Hinterfragungder Wünsche der Bauherrschaft und derarchitektonischen Gestaltung können dieEffizienz noch verbessern. Das funktioniertaber nur in einer interdisziplinären Zusammenarbeit.Installierte LeistungDie elektrische Anschlussleistung der Beleuchtungin einem Raum berechnet sichmittels der Formel in Abbildung 32. DieEinheit «W/m²» ergibt sich, weil die Beleuchtungsstärkein «Lux» auch als «Lumen/m²»angegeben werden kann undfür die Lichtausbeute der Lampe die Einheit«Lumen pro Watt» verwendet wird.Die übrigen Zahlen sind dimensionslos. DieFormel wird auch «Wirkungsgradverfah-BauherrschaftArchitekturLichtplanungEnergiebilanzNein: optimierenProjektwerteAnforderungenJa: ausführenAbbildung 31:Optimale ZusammenarbeitderBeteiligten aufgleicher EbeneBeleuchtungsstärke (Lux)PlanungsfaktorSpez. Leistung (W/m²) =E x pLP x LB x RLichtausbeute Lampe undVorschaltgerätLeuchten-Effizienz-Faktor (LEF)RaumwirkungsgradLeuchtenbetriebswirkungsgrad(LOR)Abbildung 32:Berechnung der installiertenLeistungnach SIA 380/4

32Energetische Bewertungren» genannt und bildet die Basis für alleLichtberechnungen – auch von komplexenSimulationen in Programmen wie Reluxoder Dialux.BeleuchtungsstärkeAngaben zur Beleuchtungsstärke werdenaus der Norm SN EN 12464 (Beleuchtungvon Arbeitsstätten in Innenräumen) für jedentypischen Raum entnommen (Tabelle19, Seite 41 und Tabelle 22, Seite 45). EineSchweizer Bauherrschaft kann auch höhereoder tiefere Beleuchtungsstärken definieren.In Deutschland sind Minimalbeleuchtungsstärkenfür Arbeitsplätze in einerArbeitsstätte als Richtlinie festgesetztund lassen sich von Arbeitnehmern gesetzlicheinfordern. Bei höheren Beleuchtungsstärkendürfen die Anforderungenfür Standardnutzungen nach SIA 380/4nicht angepasst werden, die erhöhte Beleuchtungsstärkemuss durch eine effizientereBeleuchtung kompensiert werden.PlanungsfaktorMit dem Planungsfaktor wird die Auslegungsbeleuchtungsstärkeerhöht, um Alterungund Verschmutzung der Beleuchtungwährend ihrer Lebensdauer zu kompensieren.Als Standardwert hat sich derWert 1,25 etabliert. D. h. die Basisbeleuchtungsstärke(z. B. 500 Lux) wird um 25 %erhöht (auf 625 Lux), um sicher zu sein,dass die Beleuchtung auch nach Jahrendes Betriebs noch 500 Lux liefert. Es sindauch Argumente für höhere Planungsfaktorenzu hören, beispielsweise von 1,5, daVerschmutzung und Alterung in der Realitätviel höher seien. Dem ist entgegenzuhalten,dass ein um 25 % höherer Planungsfaktoreine Energieverbrauchserhöhungvon 25 % mit sich bringt, also eineregelmässige Wartung und Reinigung sichlohnt. Für SIA 380/4 und Minergie wird miteinem Planungsfaktor von 1,25 gerechnet.Ein höherer Planungsfaktor muss durcheine effizientere Beleuchtung kompensiertwerden.Lichtausbeute von Lampe und VorschaltgerätEs ist sinnvoll, die Lichtausbeute vonLampe und Vorschaltgerät gemeinsam zuerheben, da Lampen (ausser Glühlampen)ohne Vorschaltgerät gar nicht betriebenwerden können. In Tabelle 36 auf Seite 63sind die am häufigsten verwendetenLeuchtstofflampen mit ihrer Systemlichtausbeuteaufgelistet.Die Qualität der Vorschaltgeräte ist unterschiedlich.In alten Beleuchtungsanlagenwerden häufig noch konventionelle odermagnetische Vorschaltgeräte (KVG) verwendet,die eine Verlustleistung bis zu30 % der Lampenleistung haben. In neuenAnlagen kommen elektronische Vorschaltgeräte(EVG) zum Einsatz, die deutlich wenigerVerluste haben. Die CELMA (Verbandder nationalen Verbände der Herstellervon Leuchten und elektrotechnischenKomponenten für Leuchten in der EuropäischenUnion) klassiert Betriebsgeräte fürLeuchtstofflampen. Die Systemleistungeneiniger typischer Lampen-Vorschaltgerät-Kombinationen sind in Tabelle 10 dargestellt.Bei Neuanlagen sollten heute lediglichVorschaltgeräte der Klassen A1 (dimmbare)sowie A2 (nicht dimmbare) eingesetztwerden. Die Klassierung ist auf denGeräten oder in Katalogen vermerkt.] Die Klasse A1 bezeichnet dimmbareelektronische Vorschaltgeräte, wobei dieLampen-TypenLeistungenLampen (W)CELMA-Klassen, Systemleistungen (W)A1 A2 A3 B1 B2 C DTabelle 10:CELMA-Klassen fürVorschaltgeräteT8 (26 mm) 36 19 36 38 41 43 45 > 45T8 (26 mm) 58 29,5 55 59 64 67 70 > 70T5 (16 mm) 35 21 39 42 – – – –T5 (16 mm) 54 31,5 60 63 – – – –TC D/E 18 10,5 19 21 24 26 28 > 28TC LE 55 32,5 61 65 – – – –

33Energieeffiziente BeleuchtungAnforderung an die Leistung bei Dimmungauf 50 % Lichtstrom definiert ist.] Die Klassen A2 und A3 bezeichnen nichtdimmbar elektronische Vorschaltgeräte.] Die Klassen B1 und B2 bezeichnen verlustarmemagnetische Vorschaltgeräte.] Die Klassen C und D bezeichnen konventionellemagnetische Vorschaltgeräte; diesesind seit 2005 für Neuanlagen verboten.Leuchtenbetriebswirkungsgrad (LOR)und Leuchten-Effizienz-Faktor (LEF)In der Bezeichnung «Leuchtenbetriebswirkungsgrad»steckt der Begriff «Betrieb»,was bedeutet, dass es sich nicht um denoptischen Wirkungsgrad einer Leuchtehandelt. Der optische Wirkungsgrad gibtdie effektiven Verluste des Lichtes im Reflektoran; beim Betriebswirkungsgradkommt der Umstand dazu, dass Leuchtstofflampenje nach Erwärmung unterschiedlicheMengen Licht abgeben. DieseTatsache kann in bestimmten Fällen einenBetriebswirkungsgrad von über 100 % zurFolge haben. Dies ist dann der Fall, wenneine Lampe im warmen Betriebszustandein effizienteres Niveau erreicht.Gemessen wird der Leuchtenbetriebswirkungsgradin zwei Schritten: einerseits dieLampe ohne Reflektor und andererseitsdie gesamte Leuchte mit der Lampe integriert.Das Verhältnis der zwei Messungenergibt den Leuchtenbetriebswirkungsgrad,«Light Output Ratio», LOR. Der LOR istalso eine von der Leuchte und der Lampeabhängige Grösse; deshalb lässt sich derLOR auch bei identischem Reflektor nichtauf eine andere Lampenleistung übertragen.Der identische Reflektor kann alsoz. B. mit einer 28-Watt-Lampe einenLeuchtenbetriebswirkungsgrad von 87 %haben und mit einer 54-Watt-Lampe nurnoch 81 %, weil die 54-Watt-Lampe in derLeuchte wärmer wird, sinkt die gesamteLichtmenge. Weil der Leuchtenbetriebswirkungsgradstark vom Lampentyp ab-LEDEntladungslampenKompaktleuchtstofflampenLeuchtstoffröhrenDeckenanbauleuchte 91 % 100 % 109 %Deckeneinbauleuchte 83 % 100 % 93 %Downlight 81 % 100 %Pendelleuchte 92 % 100 % 101 %Stehleuchte 67 % 98 % 100 % 98 %Strahler 87 % 100 %Tischleuchte 93 % 100 % 96 %Wandleuchte 78 % 91 %Entladungslampen(lm/W)Kompaktleuchtstofflampen(lm/W)LED(lm/W)Leuchtstoffröhren(lm/W)Deckenanbauleuchte 66 (35) 78 84 (55)Deckeneinbauleuchte 66 (35) 81 80 (55)Downlight 51 (35) 77Pendelleuchte 70 (50) 55 84 (70)Stehleuchte 59 (40) 93 (50) 66 72 (65)Strahler 71 (40) 58Tischleuchte 68 (35) 44 67 (55)Wandleuchte 61 (50) 77 (65)Grün = Bestwerte nach Leuchtmitteln, in Klammern Grenzwerte nach SIA 380/4Tabelle 11:Beste Betriebswirkungsgrade(LOR) aller nachMinergie zertifiziertenLeuchtenTabelle 12:Beste Leuchten-Effizienz-Faktoren(LEF), auch als Systemlichtausbeutebezeichnet, allernach Minergie zertifiziertenLeuchten

34Energetische Bewertunghängig ist, müsste dieser Wert einerLeuchte mit allen denkbar möglichen Lampenquantifiziert werden, was sehr aufwändigist. Besser eignet sich deshalb zurenergetischen Bewertung der Leuchten-Effizienz-Faktor (LEF), der alle Komponenten,also Lampe, Vorschaltgerät undLeuchte berücksichtigt. Kommt dazu, dassbei LED-Leuchten der LOR gar nicht bestimmtwerden kann und deshalb mit100 % angegeben wird.Erläuterungen zu Tabelle 12: Auf die Frage,welches Leuchtmittel für welchen Leuchtentypam besten geeignet ist, heisst dieAntwort (grünmarkierte Felder):] LED: Deckeneinbauleuchten, Downlights] Leuchtstoffröhren: Deckenanbauleuchten,Pendelleuchten, Wandleuchten] Kompaktleuchtstofflampen: Stehleuchtenund Tischleuchten] Entladungslampen: StrahlerEs ist bemerkenswert, dass LED bereits inzwei häufig eingesetzten Leuchtenkategorienan erster Stelle liegt. Schon bald dürftenStrahler und Tischleuchten mit LED-Technik Spitzenwerte erreichen. Der Vergleichder besten Werte mit den Grenzwertennach SIA 380/4 zeigt das Sparpotenzialauf. Die Grenzwerte wurden alsMittelwerte aller angebotenen Leuchtenermittelt (Quelle: Relux LeuchtendatenbankStand 2006). Unter der Annahme,dass der Anteil der neu verkauften Leuchtendem Mengengerüst in der Minergie-Datenbank entspricht, ergibt sich ein Sparpotenzialgegenüber dem Angebot von34 %, was einer Steigerung der mittlerenEnergieeffizienz der Leuchten von 53lm/W auf 81 lm/W entspricht. Dieser Vergleichbezieht sich nur auf das aktuelleAngebot; da in der Praxis noch viel ältereund ineffizientere Leuchten in Betrieb sind,ist das reale Potenzial noch höher. Aufzwei besonders ineffiziente Leuchten-Lösungensei hier noch hingewiesen.] Hinterleuchtete Mattglasscheiben habenhäufig einen Betriebswirkungsgrad (LOR)unter 30 %, das entspricht selbst bei besterLeuchtmittelwahl einem Leuchten-Effizienz-Faktor (LER) von nur 20 lm/W bis 30 lm/W.] Ebenso ineffizient sind Streiflichter, dieoft in Korridoren von Spitälern und Bürobautenanzutreffen sind. Hier gelangt oftnur gerade 10 % des erzeugten Lichtes inden Raum, der Rest wird im engen Schlitz,der wandseitig in der Decke eingelassenist, vernichtet (Abbildung 33).RaumwirkungsgradDer Wirkungsgrad des Raumes hängt vomMaterial der umgebenden Flächen und de-Abbildung 33:Streiflichter als sehrineffiziente Lichtlösung

35Energieeffiziente Beleuchtungren Farben ab. Aus Tabelle 13 wird deutlich,dass die Reflexionseigenschaften – diefür die Helligkeit im Raum entscheidendsind – sehr stark durch das Material bestimmtsind. Während ein reinweisserFarbanstrich über 80 % des Lichtes, dasauf die Wände oder die Decke auftrifft,reflektiert, sind es bei einem rosa oder hellblauenAnstrich nur noch 50 %. Bei dunklenAnstrichen (z. B. dunkelrot) oder Sichtbetonwändensinkt der Reflexionsgrad auf20 % ab. Die Materialwahl und die Farbgebungbeeinflussen die notwendige installierteLeistung für das künstliche Lichtund die Möglichkeiten der Tageslichtnutzungsehr stark. Räume lassen sich grob indrei Kategorien einteilen (Tabelle 14).] Bei den Wänden ist zu beachten, dass imReflexionsgrad die Möblierung inbegriffenist; diese ist häufig dunkler als die Wände;der Reflexionsgrad beträgt bei üblicherMöblierung und hellen Wänden etwa50 %.] Wenn Wände und Decke in Sichtbetongehalten sind – oder in anderen wenig reflektierendenMaterialien – dann gilt derRaum als dunkel.] Die Reflexionseigenschaft des Bodenssind weniger relevant für die nutzbare Beleuchtungsstärke.Der Raumwirkungsgrad eines Raumeshängt von zwei weiteren Einflussfaktorenab, der Raumgrösse (definiert durch denRaumindex) und der Abstrahlcharakteristikder Leuchten.Der Vergleich der zwei Grafiken in Abbildung34 illustriert den grossen Einfluss derRaumhelligkeit und der Abstrahlrichtungder Leuchten auf den Raumwirkungsgrad.Beispiel: Ein Raum mit den Abmessungenvon 6 m / 6 m / 3 m hat einen Raumindexvon 1.] Ist der Raum normal hell und mit direkttiefstrahlenden Leuchten bestückt, hat derRaum einen Raumwirkungsgrad von über80 %; d. h. 80 % des von der Leuchte abgestrahltenLichtes wird auf der Nutzebenewirksam (Abbildung 34, links).] Ist der Raum dunkel (Sichtbeton oderähnliche Materialien) und werden indirektstrahlende Leuchten eingesetzt, beträgtder Raumwirkungsgrad nur 25 % (Abbildung34, rechts).In dunklen Räumen sollten direkt strahlendeLeuchten eingesetzt werden, damitdie Beleuchtung einigermassen effizientist. In einem helleren Raum ist die Auswahlmöglicher Leuchtentypen grösser. Aucheine Kombination von direkt und indirektstrahlenden Leuchten ermöglicht eine effizienteBeleuchtung. In normal hellen undhellen Räumen kann der Raumwirkungsgradüber 100 % steigen. Ein PerpetuumMobile für Beleuchtung? Nein, der Raumwirkungsgradkann in grossen Räumen mithellen Decken über 100 % steigen, weilnicht die Beleuchtungsstärke an allenraumbegrenzenden Flächen als Beurteilungsgrössedient, sondern lediglich derhorizontale Boden (oder eine Tischfläche).Deckenlicht kann durch Reflexion den Bodenunter Umständen so aufhellen, dassdie Beleuchtungsstärke auf dem Boden hö-Tabelle 13:ReflexionseigenschaftenvonFarbanstrichen undMaterialienTabelle 14:Reflexionsgradevon raumumgebendenFlächen in AbhängigkeitderRaumhelligkeitFarbanstrich Material ReflexionsgradreinweissSpiegel, Aluminium über 80 %hochglänzendweissGips, Aluminium 70 % bis 80 %eloxierthellgelbAluminium/Chrom/ 60 % bis 70 %Kupfer poliert, Ahorn,Birkeweiss getönt Holzfaserplatten 50 % bis 60 %crème, Nickel hochpolierthellgrau, rosa, hellgrün,hellblauKalkstein, Mörtel hell,Kalkputz, Mamorpoliert40 % bis 50 %mittelgrau, rosa,hellgrün, hellblaubraundunkelblau, dunkelgrün,dunkelrot,dunkelgrauEiche hell, Sperrholzroh, SandsteinZement, Beton roh,GranitEiche dunkel poliert,Ziegel rot, dunklerTeppich30 % bis 40 %20 % bis 30 %10 % bis 20 %Samt (schwarz) ca. 1 %Raumhelligkeit Decke Wände Bodenhelle Räume 80 % 50 % 30 %normale Räume 70 % 50 % 20 %dunkle Räume 30 % 30 % 10 %

36Energetische Bewertungher wird als die Leuchte es bei reinem Direktlichterreicht. Würde man den gesamtenRaum als Bewertungsebene verwenden,könnte der Raumwirkungsgrad selbstverständlichniemals 100 % erreichen.BeispielrechnungGemäss der Formel in Abbildung 32 lässtsich die installierte Leistung für einenRaum mit dem Wirkungsgradverfahrenberechnen. Für ein Beispiel sei vorausgesetzt,dass alle Parameter in zwei Vergleichsräumengleich sind, ausser derRaumhelligkeit und der Abstrahlrichtungder eingesetzten Leuchten. Die Raumwirkungsgradelassen sich in Abbildung 34ablesen.Fazit: Ein dunkler Raum braucht – bei gleicherAusrüstung mit denselben effizientenLeuchten – 3-mal mehr Energie als ein normalheller Raum (Tabelle 15).Sofern der dunkle Raum – statt mit effizientenLeuchten – mit Halogenleuchtenbestückt wird, ergibt sich ein extremes,aber durchaus praxisübliches Vergleichsbeispiel(Tabelle 16).Mit dieser Ausrüstung braucht der dunkleRaum um den Faktor 15 mehr Energie alsder normal helle Raum.Berechnung der VolllaststundenDie Nutzung von Tageslicht hängt von vielenFaktoren ab. Für die Tageslichtberechnungnach SIA 380/4 gilt ein Modell, dassso einfach wie möglich ist, aber dennocheine vertretbare Genauigkeit für die Prognoseder Volllaststunden abgibt. Auf europäischerEbene wurde mit der Norm EN15193 (Energetische Bewertung von Gebäuden– Energetische Anforderungen andie Beleuchtung) ein deutlich komplexeresModell erarbeitet, welches aber den Rahmeneines Beleuchtungsprojektes sprengt.Das SIA-Modell der Tageslichtnutzung basiertauf 9 Einflussfaktoren (Abbildung 35).] Glasfläche: Je grösser die Glasflächen,desto mehr kann Tageslicht eine künstlicheBeleuchtung ersetzen. Ein Verhältnis vonGlas- zu Bodenfläche von über 35 zu 100ergibt im Jahresmittel keine weitere Reduktiondes Kunstlichtes, weil Wintertage undschlechtes Wetter die Nutzung von Tageslichtbegrenzen (Abbildung 36).] Transmissionsgrad des Glases: Ein typischerTransmissionsgrad von hoch isolierendenVerglasungen liegt bei 70 %. EinSonnenschutzglas (z. B. als Storen-Ersatz)weist Werte zwischen 10 % und 60 % auf.Sonnenschutzgläser können die Tageslichtnutzungbeschränken, so dass viel häufigerKunstlicht notwendig wird.] Fenstersturz: Je tiefer der Fenstersturz,desto geringer ist die Eindringtiefe von Tageslichtin den Raum. Bei hohen Räumen(über 3,5 m) fällt die Sturzhöhe weniger insGewicht als bei niedrigen Räumen.Raumwirkungsgrad im normalen RaumRaumwirkungsgrad im dunklen Raum100%80%60%40%100%80%60%40%direkt-tiefdirekt breitdirektindirektindirekt20%20%Abbildung 34:Raumwirkungsgradeim normalenund im dunklenRaum0%0 1 2 3 4 5Raumindex0%0 1 2 3 4 5Raumindex

37Energieeffiziente BeleuchtungRaumgrösseBeleuchtungsstärkenormaler Raum6 m x 6 m x 3 m500 LuxPlanungsfaktor 1,25dunkler RaumLeuchtentyp direkt tief strahlend indirekt strahlendLampentypLichtausbeute der LampeLeuchtstoffröhre90 lm/WLeuchtenbetriebswirkungsgrad 80 %Raumwirkungsgrad 80 % 25 %Installierte Leistung 10,9 W/m² 34,8 W/m²Berechnung (500 · 1,25) /(90 · 0,8 · 0,8)(500 · 1,25) /(90 · 0,8 · 0,25)Tabelle 15:Berechnungsbeispiel1 «InstallierteLeistung»RaumgrösseBeleuchtungsstärkenormaler Raum6 m x 6 m x 3 m500 LuxPlanungsfaktor 1,25dunkler RaumLeuchtentyp direkt tief strahlend indirekt strahlendLampentyp Leuchtstoffröhre HalogenspotLichtausbeute der Lampe 90 lm/W 20 lm/WLeuchtenbetriebswirkungsgrad 80 % 80 %Raumwirkungsgrad 80 % 25 %Installierte Leistung 10,9 W/m² 156,2 W/m²Berechnung (500 · 1,25) /(90 · 0,8 · 0,8)(500 · 1,25) /(20 · 0,8 ·0,25)Tabelle 16:Berechnungsbeispiel2 «InstallierteLeistung»OberlichterFenster- zuBodenflächeLichtregulierungSturzRaumhelligkeitFensterBalkonSonnenschutzVerschattungAbbildung 35:EinflussfaktorenTageslichtnutzungnach SIA 380/4

38Energetische Bewertung] Oberlichter: Hochliegende Fenster nutzendas Tageslicht besser als übliche Fenster.Es gibt zahlreiche verschiedene Formenvon Oberlichtern (Lichtkuppeln, Sheddächer,etc.). Die Bedeutung von Oberlichterfür die Tageslichtnutzung ist schwierig zuquantifizieren; vereinfacht gesagt, kannetwa mit dem doppelten Solargewinn imVergleich zu seitlichen Fenstern gerechnetwerden. Dem Sonnenschutz von Oberlichternist besondere Beachtung zu schenken(Blendung, Wärmeeintag).] Raumreflexion: Eine normale Raumhelligkeitentspricht den Defaultwerten derReflexionseigenschaften der gängigen Simulationsprogramme.Decke: 70 %, Wän -de: 50 %, Boden: 20 %. Helle Räume sind– abgesehen von Möblierung und Bodenbelag– ganz in weiss gehalten. DunkleRäume weisen z. B. Sichtbeton oder dunkleFarbanstriche (rot, blau, schwarz) auf.] Sonnenschutz: Ein optimaler Sonnenschutz(Qualitätsstufe 1) hält die direkteSonnenstrahlung ab, mindert die Tageslichtnutzungaber wenig: aussen liegende,helle und bewegliche Lamellen. InnenliegendeStoffmarkisen und Rollos bieten einensuboptimalen Sonnenschutz und beeinträchtigendie Tageslichtnutzung beträchtlich(Qualitätsstufe 3).] Balkontiefe: Ein auskragender Balkonhat denselben Effekt wie ein Fenstersturz;er verringert die Eindringtiefe von Tageslicht.Bei Fenstersturz oder Balkon wird imRechenmodell der jeweils grössere Einflussfaktoreingesetzt.] Verbauungswinkel: Umliegende Gebäudemit geringem Abstand mindern dieTageslichtnutzung. Der Verbauungswinkelergibt sich aus dem Gebäudeabstand undder Höhe des benachbarten Gebäudesüber dem Standort des Betrachters. Beispiel:Gebäudeabstand 10 m, Gebäudeüberhöhe6 m, ergibt einen Verbauungswinkelvon 30 % und eine Tageslichtminderungvon – 20 %.] Lichtregulierung: Je besser die erwähntenRahmenbedingungen sind, desto mehrkann eine Lichtregelung herausholen. Dieoptimale Tageslichtregelung kombiniertden Tagelichtanteil perfekt mit zusätzlichnotwendigem Kunstlicht, so dass immergleich viel Licht im Raum vorhanden ist. Dieideale Lichtregulierung gibt es nicht, dennSensoren reagieren mit Verzögerung, sindoft ungünstig platziert oder nicht optimalVolllaststunden pro Tag1210manuelle Schaltung,Balkontiefe 2 m, 500 Lux86Tageslichtregelung 100 Luxmanuelle Schaltung 500 LuxTageslichtregelung 500 Lux4Abbildung 36:Volllaststunden einerBeleuchtungpro Tag in Abhängigkeitdes Verhältnissesvon Glas- zuBodenfläche (4 Beispiele)205% 10% 15% 20% 25% 30%Glas- zu Bodenfläche35%

39Energieeffiziente Beleuchtungeingestellt. Zudem haben auch Lichtregelungeneinen Eigenstromverbrauch. DasRechenmodell von SIA 380/4 berücksichtigtdie – auch bei bester Planung und Ausführung– nicht ideale Abbildung zwischeneffektiv vorhandenem Tageslicht undKunstlichtbeimischung; Nach SIA 380/4 ergibtsich also stets eine geringere, abermeist praxisnahe Tageslichtnutzung als beikomplexen Tageslichtsimulationsprogrammen.Berechnung des Energiebedarfs undEnergiebilanzFür jede Leuchte im Gebäude wird derEnergiebedarf als Produkt von installierterLeistung und Volllaststundenzahl gerechnet.Damit die Übersicht gewahrt bleibt,werden die Energieverbrauchswerte derLeuchten nach Leuchtentypen, Räumenund Raumnutzungen differenziert und aufdas Gesamtgebäude hochgerechnet. DenNutzungen verschiedene Farben zuzuordnen,erweist sich als hilfreich (Abbildung37). Die Differenzierung von Räumen nachNutzungen kann relativ rosszügig gehandhabtwerden; in der Regel reichen drei bissechs verschiedene Nutzungen je Gebäudeaus.Die Energiebilanz nach SIA 380/4 (standardisierteDarstellung des Elektrizitätsbedarfs)umfasst Leistungen, Volllaststundenund Energiebedarfswerte einzelner Raumgruppen,nach Nutzungen geordnet.Leuchten- und Raumwerte werden nichtdargestellt (Tabelle 17).Bewertung des EnergiebedarfsDie berechneten Energiebedarfswerte (Tabelle17) der einzelnen Raumnutzungen(Projektwerte) werden auf flächenspezifischeWerte umgerechnet und den Anforderungengegenübergestellt. Die Anforderungennach SIA 380/4 sind als Grenz- undZielwerte definiert; diese werden nicht fürein ganzes Gebäude, sondern für die einzelnenNutzungen im Gebäude angegeben(Tabelle 18). Aus den Anforderungswertender einzelnen Nutzungen wird,über die Flächen gewichtet, die Anforderungfür das Gesamtgebäude hochgerechnet.Auch die Anforderungswerte für dieNutzungen sind von der jeweiligen Raumgrösseund den Möglichkeiten der Tageslichtnutzungbestimmt. Im Prinzip lassensich die Grenz- und Zielwerte berechnen,indem das reale Gebäude mit Ziel- respektiveGrenzwert kompatiblen Komponentenausgestattet wird. Um Rechenaufwandzu sparen, erfolgt die Berechnung anhandvon repräsentativen Räumen, die stellvertretendfür alle anderen Räume derselbenNutzung stehen. Um den Rechenaufwandzu mindern, empfiehlt sich der Einsatz einesRechenprogrammes.Beispiel: Der flächengewichtete Projektwertin Tabelle 18 wird wie folgt berechnet:Projektwert = (15 · 500 + 20 · 1000 + 15 ·500 + 5 · 500 + 2 · 500) / 3000 m² = 13kWh/m². Analog werden Grenz- und Zielwertefür das Gesamtgebäude berechnet.Bewertet wird schliesslich der Projektwertdes Gesamtgebäudes; im Beispiel liegt diesermit 13 kWh/m² zwischen dem Zielwertvon 9 kWh/m² und dem Grenzwert von 20kWh/m².StandardnutzungenDamit die berechneten Projektwerte mitden Anforderungen (Grenz- und Zielwerte)vergleichbar sind, gelten Standardnutzungenfür 45 verschiedene Raumnutzungen(Tabelle 19 bis Tabelle 21).Grenz- und Zielwerte SIA 380/4Für jede Standardnutzung wird ein Grenzundein Zielwert berechnet, der sich ausder Multiplikation einer installierten Leistungund einer Volllaststundenzahl ergibt.Für die installierten Leistungen gelten dieStandardwerte gemäss Tabelle 19, für Volllaststundendiejenigen aus Tabelle 20 ab.Da gewisse Rahmenbedingungen von Gebäudezu Gebäude differieren (z. B. Glasflächeoder Raumgrössen), kommen in einembeliebigen Gebäude jeweils von Tabelle21 abweichende Grenz- und Zielwertezustande.

40Energetische BewertungGrossraumbüroDoppelbüroDoppelbüroVerkehrsflächeLift 1Abbildung 37:Ein typisches Stockwerkeines Gebäudes,nach NutzungendifferenziertKantineLeuchtenLift 2LagerRaumgruppeNettofläche(m²)NutzunginstallierteLeistung(kW)Volllaststunden(h/a)Energiebedarf(MWh/a)Doppelbüro 1.-4. OG500 Gruppenbüro107507,5Grossraumbüros1000 Grossraumbüro16125020,0Personalkantine 4.OG500 Kantine7,510007,5Korridore UG, EG, OG500 Verkehrsfläche2,510002,5Lager, Technik500 Nebenräume2,05001,0Tabelle 17:Energiebilanz nachSIA 380/4 (Projektwerte)Gesamtgebäude 300038,0101338,5Tabelle 18:Energiebilanz undVergleich der ProjektwertemitGrenz- und ZielwertenRaumgruppeNettofläche(m²)NutzungProjektwert(kWh/m²)Grenzwert(kWh/m²)Zielwert(kWh/m²)Doppelbüro 1.-4. OG 500 Gruppenbüro 15 27 9Grossraumbüros 1000 Grossraumbüro 20 31 16Personalkantine 4.OG 500 Kantine 15 11 6Korridore UG, EG, OG 500 Verkehrsfläche 5 15 3Lager, Technik 500 Nebenräume 2 6 2Gesamtgebäude 3000 13 20 9

41Energieeffiziente BeleuchtungStandardnutzung Raummasse Höhe der Beleuchtungs - AkzentbeleuchtungLänge (m) Tiefe (m) Höhe (m) Nutzebene (m) stärke (lx)Hotelzimmer 4 4 2,5 0,75 50Hotel-Empfang/Lobby 12 12 4 0,75 100Einzel- und Gruppenbüro 6 6 3 0,75 500Grossraumbüro 12 12 3 0,75 500Sitzungszimmer 6 6 3 0,75 500Schalterhalle/Empfang 12 12 4 0,05 200Schulzimmer 10 7 3 0,75 500Lehrerzimmer/Aufenthalt 6 6 3 0,75 300Bibliothek (Lesebereich) 12 12 3 0,75 500Bibliothek (Regalbereich) 12 1,5 3 0,75 200Hörsaal 12 12 3 0,75 500Spezial Schulraum 10 7 3 0,75 500Verkauf Möbel 20 20 4 0,05 300 jaVerkauf Lebensmittel 20 20 4 0,05 300 jaVerkauf Bau+Garten 20 20 4 0,05 300 jaSupermarkt (Food/Nonfood) 20 20 4 0,05 300 jaFachmarkt / Warenhaus 20 20 4 0,05 300 jaBijouterie 6 6 3 0,05 300 jaRestaurant 12 12 3 0,75 200Selbstbedienungsrestaurant 20 20 3 0,75 200Küche zu Restaurant 6 6 3 0,75 500Küche Selbstbedienungsrestaurant 12 12 3 0,75 500Vorstellungsraum 20 20 7 0,75 300Mehrzweckhalle 20 20 7 0,75 300Ausstellungshalle 20 20 7 0,75 300Bettenzimmer 6 6 2,5 0,05 100Stationszimmer 4 4 3 0,05 300Behandlungsraum 6 6 3 0,05 500Produktion (grobe Arbeit) 20 20 7 0,75 300Produktion (feine Arbeit) 20 20 7 0,75 500Lagerhalle, Spedition 20 20 7 0,05 300Turnhalle (Schulsport) 24 12 7 0,05 300Turnhalle (Wettkampf) 24 12 7 0,05 500Fitnessraum 12 12 3 0,05 300Schwimmhalle 20 20 7 0,05 300Verkehrsfläche 10 2 2,5 0,05 100Verkehrsfläche Spital 10 2 2,5 0,05 200Nebenräume, Lager/Technik 4 4 2,5 0,05 100Badezimmer (Wohnen) 4 4 2,5 0,05 200WC 2 2 2,5 0,05 200Dusche/Garderoben 6 6 3 0,05 200Parkhaus (öffentlich) 20 20 3 0,05 75Parkhaus (privat) 20 20 3 0,05 75Wasch- und Trockenraum 6 6 3 0,05 300Kühlraum 6 6 3 0,05 100Tabelle 19: Standardvorgaben SIA 380/4 zur Ermittlung von installierten Leistungen. Fürdie Raummasse sind typische Werte angenommen; wenn möglich sollten im Projekt dieeffektiven Masse eines jeweils typischen Raumes verwendet werden.

42Energetische BewertungStandardnutzungTagesstunden(h)Nachtstunden(h)Tage proJahr (d)Tabelle 20: Standardvorgaben SIA 380/4 zur Ermittlung von Volllaststunden. Bei den Standardnutzungenzur Berechnung der Volllaststunden werden typische Werte für das Verhältnisvon Glas- zu Bodenfläche angenommen; wenn möglich sollten im Projekt die effektivenWerte eines jeweils typischen Raumes verwendet werden.NP: normale Nutzung, SN: sensible Nutzung, SP: sporadische NutzungStundenpro Jahr (h)Glas- zuBodenfläche (%)Art derNutzungHotelzimmer 1 3 365 1460 19 % SNHotel-Empfang/Lobby 11 5 365 5840 17 % SNEinzel- und Gruppenbüro 11 261 2871 25 % NPGrossraumbüro 11 261 2871 13 % NPSitzungszimmer 6 261 1566 25 % NPSchalterhalle/Empfang 11 261 2871 17 % SNSchulzimmer 10 261 2610 21 % NPLehrerzimmer/Aufenthalt 11 261 2871 25 % NPBibliothek (Lesebereich) 11 261 2871 13 % NPBibliothek (Regalbereich) 10 261 2610 0 % NPHörsaal 10 261 2610 13 % NPSpezial Schulraum 10 261 2610 21 % NPVerkauf Möbel 11 1 313 3756 10 % SNVerkauf Lebensmittel 11 1 313 3756 10 % SNVerkauf Bau+Garten 11 1 313 3756 10 % SNSupermarkt (Food/Nonfood) 11 1 313 3756 10 % SNFachmarkt / Warenhaus 11 1 313 3756 10 % SNBijouterie 11 1 313 3756 25 % SNRestaurant 6 4 313 3130 13 % NPSelbstbedienungsrestaurant 7 313 2191 8 % NPKüche zu Restaurant 7 4 313 3443 25 % SNKüche Selbstbedienungsrestaurant 9 313 2817 13 % SNVorstellungsraum 6 4 313 3130 0 % SNMehrzweckhalle 11 4 313 4695 18 % SNAusstellungshalle 11 4 313 4695 11 % SNBettenzimmer 11 5 365 5840 21 % SNStationszimmer 11 5 365 5840 38 % SNBehandlungsraum 11 261 2871 25 % SNProduktion (grobe Arbeit) 11 5 261 4176 18 % NPProduktion (feine Arbeit) 11 5 261 4176 18 % NPLagerhalle, Spedition 11 5 261 4176 11 % NPTurnhalle (Schulsport) 10 4 261 3654 29 % NPTurnhalle (Wettkampf) 10 4 261 3654 29 % NPFitnessraum 10 4 313 4382 13 % NPSchwimmhalle 10 4 313 4382 18 % NPVerkehrsfläche 11 261 2871 13 % SPVerkehrsfläche Spital 11 5 365 5840 13 % SNNebenräume, Lager/Technik 4 261 1044 6 % SPBadezimmer (Wohnen) 11 261 2871 6 % SPWC 11 261 2871 13 % SPDusche/Garderoben 10 4 261 3654 5 % SPParkhaus (öffentlich) 11 4 365 5475 2 % SPParkhaus (privat) 11 261 2871 8 % SPWasch- und Trockenraum 7 3 365 3650 5 % SPKühlraum 1 365 365 0 % SP

43Energieeffiziente BeleuchtungStandardnutzung Grenzwert SIA 380/4 Zielwert SIA 380/4installierteLeistung(W/m²)Tabelle 21: Grenzwerte und Zielwerte nachStandardnutzungen, geordnet nach SIA380/4Volllaststunden(h/a)installierteLeistung(W/m²)Volllaststunden(h/a)Elektrizitätsbedarf(kWh/m²)Elektrizitätsbedarf(kWh/m²)Hotelzimmer 3,0 1350 4 2,0 1200 2Hotel-Empfang/Lobby 4,5 3600 16 3,0 2550 8Einzel- und Gruppenbüro 16,0 1700 27 11,5 800 9Grossraumbüro 12,5 2450 31 9,0 1800 16Sitzungszimmer 16,0 900 14 11,5 450 5Schalterhalle/Empfang 8,5 1500 13 5,5 850 5Schulzimmer 14,0 1700 24 10,5 950 10Lehrerzimmer/Aufenthalt 11,5 1400 16 8,0 500 4Bibliothek (Lesebereich) 12,5 2450 31 9,0 1800 16Bibliothek (Regalbereich) 13,5 2600 35 9,0 2100 19Hörsaal 12,5 2250 28 9,0 1600 14Spezial Schulraum 14,0 1700 24 10,5 950 10Verkauf: Möbel 15,5 3150 49 9,5 2850 27Verkauf Lebensmittel 21,5 3150 68 12,5 2850 36Verkauf Bau+Garten 21,5 3150 68 12,5 2850 36Supermarkt (Food/Nonfood) 27,5 3150 87 15,5 2850 44Fachmarkt / Warenhaus 33,5 3150 106 18,5 2850 53Bijouterie 43,0 2000 86 24,0 1050 25Restaurant 7,0 2550 18 4,5 1750 8Selbstbedienungsrestaurant 6,0 1900 11 4,0 1400 6Küche zu Restaurant 16,0 2550 41 11,5 2050 24Küche SB-Restaurant 12,5 2400 30 9,0 2200 20Vorstellungsraum 11,0 3150 35 7,5 3150 24Mehrzweckhalle 11,0 3250 36 7,5 2600 20Ausstellungshalle 11,0 4050 45 7,5 3700 28Bettenzimmer 5,0 4700 24 3,5 3000 11Stationszimmer 16,5 3800 63 11,5 2650 30Behandlungsraum 18,0 1700 31 13,0 1000 13Produktion (grobe Arbeit) 11,0 2950 32 7,5 1950 15Produktion (feine Arbeit) 14,5 3350 49 11,0 2400 26Lagerhalle, Spedition 11,5 3600 41 8,0 2700 22Turnhalle (Schulsport) 12,5 2200 28 8,5 1200 10Turnhalle (Wettkampf) 17,0 2300 39 12,5 1350 17Fitnessraum 10,0 3650 37 7,0 2600 18Schwimmhalle 11,5 3050 35 8,0 1950 16Verkehrsfläche 7,0 2200 15 4,5 750 3Verkehrsfläche Spital 12,5 5150 64 8,5 4100 35Nebenräume, Lager/Technik 6,5 950 6 4,0 500 2Badezimmer (Wohnen) 11,0 2700 30 7,5 1500 11WC 15,0 2350 35 10,0 1000 10Dusche/Garderoben 10,0 3500 35 6,5 2050 13Parkhaus (öffentlich) 3,0 5450 16 2,0 3250 7Parkhaus (privat) 3,0 2300 7 2,0 1200 2Wasch- und Trockenraum 13,0 3550 46 9,0 2100 19Kühlraum 5,5 350 2 3,5 200 1

44Energetische Bewertung2.4 Euronorm EN 12464Basisnorm SN EN 12464Während SIA 380/4 die energetischen Anforderungenbeschreibt und bewertet, istdie EN 12464 für die lichttechnischen Aspektezuständig. Die SN EN 12464-1 «Lichtund Beleuchtung – Beleuchtung von Arbeitsstätten– Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen»,bildet die Haupt- und Basisnormfür Lichtanwendungen (SN =Schweizer Norm, EN = Europäische Norm).Die Norm umschreibt im Wesentlichen dieKriterien der Beleuchtungsplanung anhanddes Sehkomforts, der Sehleistungund der Sicherheit. Beleuchtungsstärken,Gleichmässigkeiten, Unterscheidung vonunmittelbarer Sehaufgabe und Umgebung,Leuchtdichte und Kontrastverhältnisse,etc., werden umschrieben. Ein zentralesThema bildet die Blendung und derBeschrieb, wie physiologische und psychologischeBlendung vermieden werdenkann. Hinweise auf die besondere Sorgfaltzur Vermeidung von Blendung bei einerBlickrichtung oberhalb der Horizontalenkönnen aus dem sogenannten Söllner-Diagramm(Abbildung 39) abgelesen werden.Es zeigt die Beurteilung einer Leuchte, unabhängigdavon, wie sie positioniert ist. Inder DIN 5031-1 «Beleuchtung mit künstlichemLicht» werden Grenzkriterien dafürdefiniert.EUROPÄISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPÉENNEEN 12464-1September 2009ICS 91.160.10Vorgesehen als Ersatz für EN 12464-1:2002Deutsche FassungAbbildung 38:Titelbild zur EN12464Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten - Teil 1:Arbeitsstätten in InnenräumenLight and lighting - Lighting of work places - Part 1: Indoorwork placesgLumière et éclairage - Eclairage des lieux de travail - Partie1 : Lieux de travail intérieursA123GüteklasseABDE1000200075015005001000-750Beleuchtungsstärke [lx]

45Energieeffiziente BeleuchtungNutzungenBeleuchtungsstärke(Lux)Operationssaal 1000Büro, Sitzungszimmer, Schulzimmer,500Hörsaal, Turnhalle (Wettkampf), Küche,Behandlungszimmer, Werkstatt(feine Arbeit)Lehrerzimmer, Verkauf (ohne Akzentbeleuchtung),Mehrzweckhalle, Stati-300onszimmer, Werkstatt (grobe Arbeit),Turnhalle (Schulbetrieb)Schalterhalle, Bibliothek, Restaurant,200Kantine, Treppenhäuser, Korridore(Spital), WC, GarderobenBettenzimmer (ohne Untersuchung),100Korridore, NebenräumeParkhaus 75Wohnen, Hotelzimmer 50NutzungenUGRSehr feine Arbeiten unter 16Büro, Schulzimmer, Bettenzimmer unter 19Verkauf, Restaurant, Turnhalle unter 22Verkehrsfläche, WC, Parkhaus,unter 25NebenräumeAussenbereich über 25UGR-GrenzwertGüteklasseLiTG/CIEDIN 5035-1Urteil16 A /A Blendung zwischennichtvorhandenund merkbarzugehörige Artder Arbeitsehr anspruchsvolleSehaufgabe19 1/B Aufgabe mit hohemvisuellemAnspruch22 2/C BlendungmerkbarAufgabe mit mittleremvisuellemAnspruch25 3/D Aufgabe mit niedrigemvisuellemAnspruch28 –/E Blendung zwischenmerkbarund störendnicht ständig besetzteArbeitsplätzefür Aufgabenmit niedrigemvisuellem AnspruchIn der Normierung hat das UGR-Verfahrendie Methode nach Söllner abgelöst. Das«Unified Glare Rating (UGR)» ist ein vonder Internationalen BeleuchtungskommissionCIE (Commission Internationale del’Éclairage) entwickelter Index zur weltweitvereinheitlichten Bewertung der Blendung.Bei dieser Methode werden Leuchtenund Raum in Kombination beurteiltund festgehalten, ob und wie viel Blendungvorhanden ist. Und zwar in Abhängigkeitdes Standortes des Beobachters.Selbst eine Leuchte, die nach Söllner-Grenzkurvenverfahren blenden würde,kann, richtig im Raum angeordnet, für einenBetrachter blendfrei sein.Das Grenzkurvenverfahren wurde durchdas System des Raumes eingeschränkt.Aber auch das UGR-Verfahren unterliegtEinschränkungen in der Gültigkeit. DieseGrenzen des UGR-Verfahrens sind insbesonderezu beachten bei:] Leuchten mit hohem Indirektanteil (Indirektanteilüber 65 %)] Grosse Lichtquellen und leuchtende Decken(Raumwinkel über 0,1 sr). Dabei stehtsr für Steradiant.Dies ist vor allem dadurch begründet, dassdie Leuchtdichte der Blendquelle den Adaptationszustanddes Auges umso stärkerbeeinflusst, je grösser die Abmessungender Blendquelle sind. Dadurch nimmt derEinfluss der Hintergrundleuchtdichte, dieeine wesentliche Grösse in der UGR-Formeldarstellt, auf die Blendwirkung ab.Da mit der oberen Grenze für den Geltungsbereichdes UGR-Verfahrens von 0,1sr und damit der unteren Grenze für dieBehandlung grosser Lichtquellen keineVorstellung einer realen Leuchtengrösseverbunden ist, schlägt das CIE-Komitee3.01 «Glare from small and large sources»vor, grosse Leuchten durch eine Ausdehnungvon über 1,5 m² zu definieren. Alternativwird als untere Grenze für grosseLichtquellen eine Belegung der Decke mitLeuchten (Ceiling Coverage «CC») von CCüber 0,15 vorgeschlagen. CC entsprichtdem Anteil der leuchtenden Leuchtenflächean der gesamten Deckenfläche. Dasomit die Blendwirkung grosser Lichtquel-Tabelle 22:Beleuchtungsstärkennach Norm SNEN 12464Tabelle 23:Empfohlene Blendziffernnach NormSN EN 12464 (UGR-Werte)Tabelle 24:Die Festlegung dervisuellen Blendbegrenzungbasiertauf statistischer²⁄³-Mehrheit von zufriedenenProbanden.LiTG = LichttechnischeGesellschaftCIE = CommissionInternationale deL’éclairageDIN = Deutsches Institutfür Normung

46Energetische Bewertunglen nur noch in geringem Masse von ihremPositionsindex, vom Raumwinkel oder vonihrer Hintergrundleuchtdichte abhängen,ist es gerechtfertigt, die Blendung für grosseLichtquellen in erster Näherung durchihre Leuchtdichte zu beschreiben unddurch die Festlegung eines maximal zulässigenWertes zu begrenzen. In DIN 5035wurde ein Grenzwert von 500 cd/m² empfohlen.Für Bildschirmarbeitsplätze mitentsprechenden Bildschirmen geht dieneue SN EN 12464-1 bis auf eine Leuchtdichtevon 3000 cd/m 2 für Leuchten imRaum.] Sehr kleine Lichtquellen (Raumwinkelunter 0,0003 sr)Gemäss Riccoschem Gesetz wird bei Unterschreitender Abbildung der Lichtquelleunter eine bestimmte Grösse die Hellempfindungnicht mehr durch die Leuchtdichte,sondern direkt durch die auf derPupillenebene erzeugte Beleuchtungsstärkebestimmt.Diese Blendwirkung kann sowohl in niedrigenwie auch in hohen Räumen vorkommen.In niedrigen Räumen können dieflachen Beobachtungswinkel dazu führen,in hohen Räumen die direkte Einsicht inLeuchtmittel mit hohen Lichtströmen.Blendung und damit Störungen im Sehprozesskönnen als psychologische Blendungwie auch als physiologische Blendungin Form von Schleierreflexion oderReflexblendung vorkommen. Die psychologischeBlendung ist dabei eine subjektivempfundene Beeinträchtigung, ohne dasssich messbare Kontraststörungen zeigenmüssen. Generell muss dem Kapitel derBlendung und Blendbegrenzung höchsteAchtsamkeit geschenkt werden. Vielfachwird genau an dieser Stelle aus Unwissenheitund mit Fokus auf Kosten die eigentlicheLichtqualität vernachlässigt.Beleuchtung im Innenraum] Zylindrische Beleuchtungsstärke: vertikaleBeleuchtungsstärke als Grundlagefür visuelle Kommunikation und Erkennbarkeit.] Modelling: Faktor für Ausgewogenheitzwischen diffusem und gerichtetem Licht.] Lichtfarbe: Ist normalerweise abhängigvon Stimmung und Kultur, kann sich aberauch zeitlich ändern und für bestimmteAufgaben wichtig sein. Dieser Aspekt istsubjektiv. Ein interessanter Aspekt ist dieSteuerung und damit verbunden die Tiefenschärfedes Auges, welche besser funktioniertim Blaubereich über 5300 K als imwarmweissen Bereich unter 3300 K. Letztlichkann die Lichtfarbe auch auf Körperfarbenabgestimmt werden, um zum Beispieleiner Holzoberfläche den typischenHolzcharakter abzugewinnen.] Farbwiedergabe: Für die Zuordnungvon Materialien, zur Entdeckung von Hautpigmentenoder auch zur qualitativen Beurteilungvon Produkten kann die Farbwiedergabewesentlich sein. Ebenso beeinflusstsie die Sehleistung und die Empfindung.Deshalb soll Licht vollwertig sein,möglichst das gesamte Spektrum abbildenund nicht nur einzelne ausgewählte Farbengut wiedergeben.EUROPÄISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPÉENNEEN 15193September 2007ICS 91.140.99; 91.160.10Deutsche FassungAbbildung 40:Europäische Normzur Bewertung vonGebäuden (2007)Energetische Bewertung von Gebäuden - EnergetischeAnforderungen an die BeleuchtungEnergy performance of buildings - Energy requirements forlightingPerformance énergétique des bâtiments - Exigencesénergétiques pour l'éclairagett

47Energieeffiziente Beleuchtung] Flimmern und stroboskopische Effekte:sind heute aufgrund der eingesetztenVorschaltgeräte weitgehend eliminiert.Im industriellen Umfeld von Materialkontrollenund Qualitätsbeurteilungen sind dieFrequenzen jedoch präzise abzuklären, dasie gerade im hochfrequenten Bereich auchGefahrenquellen bilden. Im Tunnel sind diekritischen Flimmerfrequenzen als Flickerbekannt. Sie sind durch Gruppenbildungbei den Leuchten und durch Schutzmassnahmenbei den Galerien in der Wirkungzu mindern. Die kritischen Frequenzen liegenzwischen 4 Hz und 15 Hz.] Wartungsfaktor: Der früher genanntePlanungsfaktor wurde durch Neudefinitionin der Beleuchtungsnorm durch den Wartungsfaktorabgelöst. Er ist weit umfassender,da verschiedene Parameter wie Lampenlichtstrom-,Leuchten-, Lampenlebensdauer-und Raumoberflächen-Wartungsfaktorzusammen einen Wartungsfaktordefinieren. Damit ist auch die Philosophie,dass Licht nicht mehr nur das Resultat einerLampe ist, sondern vielmehr ein gesamtesSystem beschreibt, welches räumlich überdie Oberflächen und die eingesetztenLeuchten eine Wirkung erzielt, präziser definiert.Der Wartungsfaktor von 0,8 kannbei Minergie-Anforderungen eingesetztwerden, wenn davon ausgegangen werdenkann, dass diese Räume mindestensjährlich gereinigt werden.Der Planer hat demzufolge den Wartungsfaktorund entsprechende Annahmen anzugeben,die Beleuchtungseinrichtungentsprechend der Sehaufgabe festzulegenund einen nachvollziehbaren umfassendenWartungsplan zu erstellen.] Energieeffizienzanforderungen: Aufgrundder energiepolitischen Diskussionum die Zukunft der Energieerzeugung sindEffizienzanforderungen und Einsparungenhochaktuell. Die europäische Norm SN EN15193 zur Bewertung der energetischenAnforderung an die Beleuchtung in Gebäudenist zwar sehr umfassend und lässt auchverschiedene Berechnungsverfahren zu(einfache Berechnungsmethode, aufwändigeBerechnungsmethode und Messung),aber da Vergleiche nicht üblich sind (Benchmarking),ist die Akzeptanz bislang in derSchweiz eher gering. Dazu kommt, dass dieMinergie-Anforderung nach SIA 380/4 validiertist und sich vergleichen lässt.Ein wichtiger Hinweis macht die Norm hinsichtlichder Tageslichtnutzung. Das Tageslichterfährt in jüngster Zeit eine wahreRenaissance. Diese Gratisquelle an besterLichtqualität birgt ein Sparpotenzial sondergleichen.

48Energetische BewertungAbbildung 41:Definition derMinergie-AnforderungBeleuchtungzwischen GrenzundZielwert2.5 Minergie-StandardMinergie definiert sich selber als freiwilligenBaustandard, der den rationellen Energieeinsatzund die breite Nutzung erneuerbarerEnergien bei gleichzeitiger Verbesserungder Lebensqualität, Sicherung derKonkurrenzfähigkeit und Senkung der Umweltbelastungermöglicht. Die Erfüllungdieses Ziels ist in der Praxis nicht immer einfach.Es gibt, vor allem im Bereich der Beleuchtungvon Zweckbauten, immer mehrMinergie-Objekte, bei denen entweder derKomfort oder die Energieeffizienz leidetund welche die Anforderungen bei genauerBetrachtung leider nicht erfüllen.Hier wird die Trägerschaft von Minergie inden nächsten Jahren stark gefordert sein,einen Zerfall des Labels durch zunehmendeUnterhöhlung und Missbrauch zu stoppen.Zahlenspiegel (2011)] 20 000 zertifizierte Gebäude – Wohnbauten:90 %, Zweckbauten: 10 %] Gesamtfläche: 20 Mio. m² – Wohnbauten:55 %, Zweckbauten: 45 %] Bauten mit Minergie-Beleuchtung: 2 000Zweckbauten mit 9 Mio. m² Fläche.] 4 Gebäudestandards (untereinander kom -binierbar): Minergie, Minergie-P, Miner -gie-Eco, Minergie-AGrenzwert380/43/4 1/4Zielwert380/4] 8 Minergiemodule: Fenster, Holzfeuerstätten,Komfortlüftung, Leuchten, Sonnenschutz,Thermische Solaranlagen, Türen,Wand- und Dachkonstruktionen] Minergie-Werte (kWh/m²) ergeben sichrechnerisch aus Grenz- und Zielwerten vonSIA 380/4. Sie gelten nur für ein ganzesGebäude.Minergie-BeleuchtungDie Minergie-Beleuchtung unterscheidetzwei Standards, den Gebäudestandardund das Leuchtenlabel (Modul). Der Gebäudestandardleitet sich aus der Systemanforderungnach SIA-Norm 380/4 ab.Alle Bauten (ausser Wohnbauten) müssenauch die Zusatzanforderung an die Beleuchtungerfüllen. Das gilt gleichermassenfür alle Gebäudestandards Minergie,Minergie-P, Minergie-Eco und Minergie-A.Die Anforderung für die Minergie-Beleuchtungliegt zwischen dem Grenz- unddem Zielwert und wird nach folgender Formelberechnet:Minergie = Zielwert + (Grenzwert – Zielwert)/ 4 (Abbildung 41).Das Leuchtenlabel basiert ebenfalls auf derSIA-Norm 380/4 und zwar auf den Einzelanforderungen.Auch hier liegen die Anforderungenzwischen Grenz- und Zielwert.Minergie-Leuchten erleichtern diePlanung einer Minergie-Beleuchtung, sindaber keine Bedingung zur Erlangung desGebäudelabels. Minergie-Leuchten sindohne sorgfältige Planung keine Garantiefür eine gute Beleuchtung (Abbildung 42).Relux-Datenbank: 16 000 Leuchten(nur Lampen der Effizienzklassen A+B,nur elektronische Vorschaltgeräte)14,2%13,1% 13,1%10,6%Abbildung 42:Auswertung derRelux-Datenbanknach Leuchten-Effizienz-Faktoren8,6%6,3% 6,7% 7,0%5,2%4,2%3,9%3,2%0,7% 1,1% 1,6%0,4% 0,1%5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Lumen/Watt

50Energetische Bewertung] Auch die Nachweise, die zwischen 2003und 2010 mit dem Excel-Tool erstellt wurden,können ohne Aufwand importiertund weiter bearbeitet werden. In den Maskenund Tabellen kann dupliziert, verschoben,sortiert und gefiltert werden, sodassdas Arbeiten viel effizienter ist als in einerstarren Excel-Tabelle.] Das Tool ist 3-sprachig in deutsch, französischund italienisch; die Sprachen könnenper Knopfdruck umgestellt werden.Die Software kann von drei verschiedenenWebseiten herunter geladen werden:www.relux.com, www.minergie.ch undwww.energytools.ch. Bevor eine Lizenznötig wird, kann das Programm getestetwerden; alle Funktionen ausser «Speichern»und «Drucken» sind im Testmodusverfügbar. Die Lizensierung kann wahlweiseals Einzelplatzversion (Computer gebundenoder Computer ungebunden mitUSB-Codemeter) oder als Serverversion(für mehrere Nutzer) erworben werden; siegilt jeweils für ein Jahr. Der Basispreis beträgt245 Franken.Planung mit Relux-SuiteDie Planung der Beleuchtung mit der Relux-Suite(oder alternativ mit dem deutschenProdukt Dialux) gehört zum Standardjeder seriösen Beleuchtungsplanung.Das Programm wird von der europäischenLeuchtenindustrie finanziert und stehtkostenlos unter www.relux.com zur Verfügung.ReluxSuite bietet eine detaillierteBeleuchtungsplanung:] In einer online-Datenbank stehen über200 000 verschiedene Leuchten von rund100 verschiedenen Leuchtenherstellernaus ganz Europa zur Verfügung. Die Datenbankwird laufend aktualisiert und erweitert.] Räume können individuell gestaltet werden,mit hunderten verschiedener Materialien,Möbeln, Türen, Fenster und Leuchten.Die Räume können zwei- oder dreidimensionaldargestellt und in alle Richtungen gedrehtwerden.] Die Beleuchtung lässt sich automatischoder individuell planen.] Auf Knopfdruck wird die Lichtverteilungim Raum simuliert und auf unterschiedlichsteArt und Weise visualisiert: in Tabellen,Isolux-Grafiken, dreidimensionaleFalschfarben-Darstellungen oder als fotorealistischesRendering.] Wer es noch professioneller haben will,kann CAD-Pläne importieren und die Beleuchtungdirekt in den Plänen des Architektenplanen.] Auch Aussenbeleuchtungen und Tunnelssind im Programm enthalten.Relux-Suite hat allerdings einen Nachteil:Für viele einfachere Planungsaufgaben istdas Programm zu komplex. Eine Schulungist unerlässlich.Abbildung 45:Printscreen aus demProgramm Relux-Suite

51Energieeffiziente Beleuchtung2.6 Beleuchtungs-Check fürZweckbautenZur Beurteilung einer bestehenden Beleuchtungin einem Gebäude, eignet sichder Beleuchtungscheck wie im Folgendenbeschrieben sehr gut. Grundlage desChecks bildet die Norm SIA 380/4. DieEnergiebilanz ermöglicht einen Vergleichmit Referenzwerten der SIA-Norm 380/4und damit eine Abschätzung des Einsparpotenzials.Vorgehen1. Typische Räume auswählen2. Leuchten und Lampen erfassen3. Beleuchtungsstärken messen4. Tageslichtsituation beurteilen5. Lichtregulierung prüfen6. Energiebilanz erstellenTypische Räume auswählenIn der Regel ist es nicht nötig, alle Räumein einem Gebäude zu erfassen, weil esmeist sehr viele gleiche oder ähnlicheRäume gibt. Die Berechnung und Bewertungerfolgt anhand von repräsentativenRäumen, zum Beispiel ein Schulzimmeroder ein Büro (Abbildung 46).Die Erfahrung zeigt, dass die drei bis fünfwichtigsten Nutzungen über 80 % desStromverbrauchs für Beleuchtung ausmachen.Es ist daher von untergeordneterBedeutung, welche Beleuchtungen z. B. inLagern oder Toiletten installiert sind. Inden Grundrissplänen des Gebäudes lassensich die verschiedenen Nutzungen kolorieren.Von diesen typischen Räumen sind dieNettoflächen zu ermitteln. Selbstverständlichsind für eine Energiebilanz die Flächender anderen Räume ebenfalls zu erheben.Nutzung Fläche typischer Raum (m 2 ) Fläche aller Räume (m 2 )Schul zimmer 72 372Büro 40 120Korridor 50 352Übrige Räume – 80Total 941Tabelle 25:Beleuchtete Flächenvon typischen Räumen,Nutzungenund vom GesamtgebäudeRampe 1.OG 34 m²Technik 24 m²Eingang 48m²Büro28m²LiftBüro 36m²Verkehrsfläche122m²(Höhe 10m)Lager 36 m²Büro28m²Verkehrsfläche132m²Treppe12m²Technik15 m²WC17 m²Schulzimmer84m²Büro28m²Schulzimmer 72m²Schulzimmer 72m²Schulzimmer 72m²Schulzimmer 72m²Abbildung 46:Grundriss einesSchulhauses mitmarkierten Nutzungenund typischenRäumen

52Energetische BewertungLeuchten und Lampen erfassenIn jedem typischen Raum werden Fläche,Leuchtenzahl und -Leistungen erfasst unddie spezifische installierte Leistung berechnet.Anmerkungen zur Tabelle 26] Bestückung: Die Anzahl Lampen proLeuchte und die deklarierte Leistung derLampen ohne Vorschaltgerät] Systemleistung: Zusätzlich zur Lampenleistungist die Leistung des Vorschaltgeräteszu erheben; die Verlustleistung beträgtzwischen 5 % und 20 % der Lampenleistung.Die meisten Hersteller von Vorschaltgerätendokumentieren deren Verlustleistungauf ihrer Webseite.Die spezifische Leistung kann mit dem entsprechendenWerten der Norm SIA 380/4verglichen werden. Die Anforderungensind abhängig vom Raumindex; bei grösserenRäumen sind die Anforderungentiefer, bei kleinen Räumen höher. Grunddafür ist der Anteil der Wandfläche – jegrösser diese ist, desto mehr Licht wird anWänden absorbiert und nicht zurück inden Raum reflektiert. Der Raumindex rechnetsich nach folgender Formel:Höhe x BreiteRaumindex (k) =(Raumhöhe – Tischhöhe) x (Höhe + Breite)9-mal Deckenleuchte2-mal 54 WGrundriss Schulzimmer (72 m²)2-mal Wandtafelleuchte1-mal 35 WAbbildung 47:Typischer Schulraummit InstallationsgrundrissTabelle 26:Leistungsbilanz undAnforderungen SIA380/4 an die installierteLeistung imtypischen SchulzimmerBestückungSystemleistungAnzahlLeuchtenTotalLeuchtentyp 1 2-mal 54 W 122 W 9 1098 WLeuchtentyp 2 1-mal 39 W 42 W 2 84 WInstallierte Leistung1182 WFläche 72 m²Spezifische Leistung16,4 W/m²Grenzwert14,0 W/m²Zielwert11,5 W/m²Raumindex 2

53Energieeffiziente BeleuchtungBeleuchtungsstärke messenMit einem Luxmeter sind die (horizontalen)Beleuchtungsstärken im verdunkeltenRaum an verschiedenen Stellen zu messen(Abbildung 48). In Arbeitsräumen wird dieBeleuchtungsstärke auf Tischhöhe, in allenübrigen Räumen auf dem Boden gemessen.Das Luxmeter sollte von guter Qualitätsein und eine so genannte V-Lambda-Korrektur generieren (Farbempfindlichkeitsverteilungdes menschlichen Auges).] Die volle Helligkeit erreichen Leuchtstofflampenerst nach mehreren Minuten. EineBeleuchtung sollte demnach 15 Minutenvor der Messung in Betrieb sein.] Der Raum sollte möglichst gut verdunkeltwerden. Wenn dies nicht möglich ist,kann auch eine Differenzmessung durchgeführtwerden. Zu diesem Zweck misstman an definierten Punkten die Beleuchtungsstärkemit und ohne Kunstlicht undsubtrahiert die zwei gemessenen Wertevon einander. Bei zu grossem Tageslichteintragist diese Methode nicht empfehlenswert.] Die Messpunkte richten sich sinnvollerweisenach einem Raster (Abbildung 49).] Eine Messung soll an der hellsten Stelle,zum Beispiel in der Raummitte, erfolgen;ferner sollen Messungen ca. 1 Meter vonder Wand entfernt erfolgen. 10 bis 15Messpunkte pro Raum sind genügend.] Aus den Messergebnissen wird der Mittelwertgebildet und auf 50 Lux gerundet;eine genauere Angabe ist nicht zweckmässig.] Die gemessene Beleuchtungsstärke kannmit den entsprechenden Werten der NormSIA 380/4 (Elektrische Energie im Hochbau)verglichen werden.680 Luxx750 Luxx800 Luxx650 Luxx820 Luxx720 Luxx850 Luxx880 Luxx780 Luxx800 Luxx700 Luxx720 Luxx780 LuxxBeleuchtungsstärke in LuxGleichmässigkeitMittel Minimum Maximum Minimum zu MaximumSchulzimmer 750 650 750 0,74Anforderung 500 – – mindestens 0,5Abbildung 48(links): Luxmeterzur Messung derBeleuchtungsstärkeAbbildung 49(rechts): Messrasterfür die BeleuchtungsstärkeTabelle 27:Anforderungen EN12464 und SIA 380/4an die Beleuchtungsstärke

54Energetische BewertungTageslichtnutzung beurteilenDie Möglichkeit der Tageslichtnutzung –und die damit verbundene Einsparung beider künstlichen Beleuchtung – hängt vonzahlreichen Einflussfaktoren ab. In ersterNäherung kann die Tageslichtnutzung aufder Basis der Glasfläche, der Glasdurchlässigkeitund der Art des Sonnenschutzesbeurteilt werden. Das hier dargestellteVerfahren ist eine zweckmässige Vereinfachungdes Beleuchtungsmodells nach SIA380/4 und für Beleuchtungchecks empfehlenswert(Tabelle 28).Für die Gesamtbeurteilung der Tageslichtsituationist die tiefste Bewertung aller dreiEinflussfaktoren massgebend.] Glas- zu Bodenfläche: Verhältnis zwischender Nettobodenfläche eines Raumeszur Nettoglasfläche der Fenster im Raum.] Lichttransmission Glas: Welcher Prozentsatzdes eingestrahlten Lichtes gelangtin den Raum? Wie viel wird reflektiert? DerTransmissionsgrad ist ein deklarierter Kennwertvon Fenstern. Sonnenschutzgläserwerden häufig als Alternative für beweglicheSonnenschutzeinrichtungen verwendet.] Art des Sonnenschutzes: Nicht immerist ein Sonnenschutz zwingend nötig. Vorallem Räume gegen Norden oder Räume,bei denen das Direktlicht durch die Umgebung(Gebäude, Berge oder Bäume) teilweiseabgeschirmt wird, können durchauseinen mittleren bis guten Sonnenschutzgewähren.Tabelle 28:Einfacher Beurteilungsrasterfür dieTageslichtnutzungAbbildung 50:Sonnenschutz imVergleich mit hellerLamelle (gut), Markise(mässige Wirkung)oder Rollo innen(ungünstig)Bilder: SchenkerStoren AG, StobagAG, JalouCityTageslichtsituationGlas- zu BodenflächeLichttransmissionGlasArt des Sonnenschutzesgut über 25 % über 70 % Aussen liegende, helle Lamellenstoren(Jalousien), elektrisch odermechanisch verstellbarmittel 15 % bis 25 % 50 % bis70 %Dunkle Lamellenstoren, LichtdurchlässigeStoffmarkisen (aussenoder innen liegend) oderbaulicher Sonnenschutz (unbeweglich)gering unter 15 % unter 50 % Lichtundurchlässige Stoffmarkisen,aussen oder innen liegendoder Vorhänge, Rollos oder Lädenkein Tageslicht 0 % – –

55Energieeffiziente BeleuchtungLichtregulierung prüfenDie effektiven Volllaststunden einer Beleuchtunghängen von der individuellenNutzung ab und sind daher nur qualitativbestimmbar. Die Referenzwerte nachNorm SIA 380/4 basieren auf einem standardisiertenBenutzerverhalten. Darauslassen sich in Abhängigkeit von der Tageslichtsituation,der Art der Lichtsteuerungund der Nutzung vergleichbare Volllaststundenzahlenableiten.Bei den Zahlen in Tabelle 29 handelt essich um eine vereinfachte Quantifizierungim Vergleich zu SIA 380/4. Die Zahlen geltenfür Objekte mit einer typischen Jahresnutzungszeitvon 2750 Stunden (entspricht250 Tagen zu 11 Stunden). Zudembasieren die Zahlen auf Beleuchtungen miteiner vom Tageslicht und von der Präsenzabhängigen Regelung. (Bei Räumen ohneTageslicht ist nur die von der Präsenz abhängigeRegelung relevant.)] Sporadische Nutzung: Die erste Volllaststundenzahlin Angabe der Bandbreitein der Tabelle gilt für Flächen mit sporadischerNutzung, z. B. WC, Garderoben, Lager,Erschliessungsflächen zu den Nebennutzungen.] Regelmässige Nutzung: Die zweiteVolllaststundenzahl in der Tabelle gilt fürRäume mit regelmässiger Nutzung, z. B.Büro, Schulzimmer, Erschliessungsflächenzu den Hauptnutzungen.] Manuelle Steuerung: Die Beleuchtungwird über Lichtschalter von Hand ein- undausgeschaltet.] Automatische Regelung: Die Beleuchtungwird vollautomatisch über Konstantlichtregelungoder On-off-Schaltung geregelt.Erfahrungen zeigen, dass Lichtregelungen,die das Lichtniveau stufenlos inAbhängigkeit des Tageslichts einstellennicht energieeffizienter sind als Ein-Aus-Schaltungen. Der Grund liegt im Standby-Verbrauch der Konstantlichtregelung unddes in der Praxis meist nicht idealen Regulierungsvorgangs.] Halbautomatische Regelung (automatischaus, manuell ein): Den höchsten Effizienzgewinnbringt die halbautomatischeRegelung. Das heisst, das Licht wird in Abhängigkeitvon Tageslicht und Anwesenheitautomatisch ausgeschaltet; das Lichtmuss von Hand wieder eingeschaltet werden.Energiebilanz erstellenDie ermittelten Werte eines typischen Raumeswerden den Referenzwerten gegenübergestelltund eine Energiebilanz mitEinsparpotenzial erstellt (Tabelle 30).] Spezifischer Energiebedarf: Multiplikationder installierten Leistung mit derVolllaststundenzahl.TageslichtnutzungManuelleSchaltung (h/a)AutomatischeRegelung (h/a)HalbautomatischeRegelung (h/a)Gut 500 – 1000 300 – 600 250 – 500Mittel 1000 – 1500 600 –1200 500 – 1000Gering 1500 – 2000 900 – 1800 750 – 1500Kein Tageslicht 2000 – 2750 1100 – 2200 1000 – 2000Tabelle 29:Volllaststunden fürunterschiedliche Tageslichtnutzungund Regelungsverfahrenin BürobautenAbbildung 51:Bauformen von Präsenzmeldern(meistin Kombination mitTageslichtsensor)

56Energetische Bewertung] Energiebedarf: Multiplikation des spezifischenEnergiebedarfs mit der Gesamtflächedes Gebäudes.] Energieeinsparung: Differenz zwischenGrenz- und Projektwert respektive ZielundProjektwert.] Energiekosteneinsparung: Energieeinsparungmultipliziert mit dem Energiepreis(z. B. 20 Rp./kWh)Für alle typischen Räume wird analog vorgegangen;danach lässt sich eine Gesamtbilanzund die Energieeinsparung für dasGebäude berechnen Tabelle 31 und Tabelle32.Tabelle 30:Energieeinsparungin einem Schulzimmerim Vergleich zuGrenz- und Zielwertnach Norm SIA380/4 (Beispiel)Tabelle 31:Energiebilanz Beleuchtungfür dasganze GebäudeTabelle 32: Energieeinsparungin einemGebäude alsVergleich von Projektwertund GrenzundZielwert nachNorm SIA 380/4Erfassungsschritt Projektwert Grenzwert Zielwert1. Typischer Raum Schulzimmer: 72 m²2. Installierte Leistung 16,4 W/m² 14,0 W/m² 10,0 W/m²3. Mittlere Beleuchtungsstärke750 Lux 500 Lux4. Tageslichtsituation mittel mittel gut5. Lichtregelung + VolllaststundenBerechnungmanuell1500 h/amanuell1700 h/ahalbautomatisch950 h/aSpezifischer Energiebedarf 24,6 kWh/m² 24 kWh/m² 10 kWh/m²Gesamtfläche alle Schulzimmer: 372 m²Energiebedarf 9200 kWh/a 7800 kWh/a 3700 kWh/aEnergieeinsparung –1400 kWh/a –5500 kWh/aEnergiekosteneinsparung ca. -280 Fr./a ca. –1100 Fr./aNutzung Fläche (m 2 ) Projektwert(kWh/a)Grenzwert(kWh/a)Zielwert(kWh/a)Schulzimmer 372 24,6 24 10Büro 120 28,4 27 11,5Korridor 352 15,6 15 3Übrige Räume (80) – – –Total 844 21,4 20,7 7,3Berechnung Projektwert Grenzwert ZielwertEnergiebedarf 18100 kWh/a 17500 kWh/a 6200 kWh/aEnergieeinsparung – 600 kWh/a –11900 kWh/aEnergiekosteneinsparung ca. 120 Fr./a ca. 2400 Fr./aEinsparung in 15 Jahren 1800 Fr. 36 000 Fr.

57Energieeffiziente Beleuchtung2.7 QualitätssicherungEnergieeffizienzDamit die hohen Effizienzpotenziale beider professionellen Beleuchtung in Zweckbauenauch umgesetzt werden können,sollten Planungen mit einer Qualitätssicherungergänzt werden. Zur Qualitätssicherunggehört insbesondere auch die vollständigeKontrolle der Beleuchtung währendder Betriebsphase.Amt für Hochbauten der Stadt ZürichSeit Beginn der Minergie-Zertifizierungenin Zweckbauten (2001) werden die Beleuchtungsanlagenin städtischen Bautenmehrheitlich mit Minergie-Beleuchtungenausgerüstet (Abbildung 52). Die Erfüllungder Anforderungen wird überprüft. DieQualitätssicherung umfasst vier Elemente:] Ausbildung von Planenden] 3-fache Erstellung des Minergie-Nachweises(in der Planungsphase, vor der Ausführungund im Betrieb)250%In Betrieb + nicht Minergie (16)In Betrieb + Minergie (46)In Planung (16)200%150%100%Minergie-Grenze50%0%Abbildung 52:SystematischeMinergie-Kontrollevon Beleuchtungenin stadteigenenBauten in der StadtZürichVerbrauch in kWh/m²7060VorgabeKontrolle50403020100Verwaltung Verwaltung Verwaltung Schule Schule Verkauf1930 m² 8779 m² 7813 m² 3741 m² 18461 m² 2580 m²MittelwertAbbildung 53:Ausführungskontrollenin Minergie-Bauten ausserhalbder Stadt Zürich.50 % erfüllen nicht.

58Energetische Bewertung] Beratung von Planenden nach Bedarf] Ausführungskontrollen im BetriebFast 80 Gebäude (Schulhäuser, Bürobautenund Spitalbauten) mit einer Nutzflächevon 380 000 m² und einem Energiebedarfvon 4 600 MWh pro Jahr für die Beleuchtungwurden bisher auf diese Wiese kontrolliert;80 % davon hielten den Minergie-Standard für Beleuchtung ein – auch imBetrieb. Einige Gebäude wurden z. B. ausdenkmalpflegerischen Gründen von derMinergie-Vorgabe ausgenommen. Bei einigenwenigen wurde die Anforderung amSchluss trotz Vorgabe nicht eingehalten.Der Erfüllungsgrad in der Stadt Zürich liegtbei etwa 90 %.Die Minergie-Anforderung ist aufgrundder unterschiedlichen Nutzungen in denGebäuden nicht immer gleich; zum Vergleichwurde deshalb der Minergie-Indexdefiniert. Er beschreibt das Verhältnis voneffektivem Projektwert und der Minergie-Anforderung; liegt der Wert bei 100 %wird Minergie genau eingehalten. BeiWerten über 100 % wird Minergie nichteingehalten, darunter wird Minergie unterboten.Förderprogramm ProkilowattDas aus einer Förderabgabe der Elektrizitätswerkefinanzierte Programm der«wettbewerblichen Ausschreibungen»(kurz Prokilowatt) unterstützt Projekte inder Elektrizitätsanwendung mit garantierterEinsparung. Auf der Basis der Erfahrungenmit den Missbräuchen beim Minergie-Label hat der Schweizer Fachverband derLeuchtenindustrie (FVB) ein Programm eingereicht,welches Beleuchtungsanlagenmit garantierter Energieeinsparung realisierensoll. Mit finanziellen Anreizen undeinem Vorgehen analog demjenigen in derStadt Zürich sollen innerhalb von zwei Jahren100 Zweckbauten mit 400 000 m² beleuchteterFläche mit effizienten Beleuchtungennachgerüstet werden.Als Basis für die Berechnung der Einsparunggilt nicht die Minergie-Anforderung,sondern eine neu definierte Vorgabe: DieGebäude sollen 40 % unter dem Grenzwertnach Norm SIA 380/4 liegen. Durchdiese Vorgabe wird der Fokus auf die Effizienzder installierten Leuchten gerichtetund die Relevanz von Lichtregulierungenim Vergleich zu Minergie etwas reduziert.Das scheint sinnvoll, denn eine gute Installation(Hardware) funktioniert häufig zuverlässigerals komplexe Lichtsteuerungen(Software). Die ganze Prozedur läuft onlineüber www.effelux.ch ab (Abbildung54). Am Anfang steht der Gebäudecheck,der die Zulassungsbedingungen überprüftund als Einstiegspforte für die Registrierungder Gebäude dient.GebäudecheckAbbildung 54:Ablauf der Förderungdurch das ProgrammEffeluxMinergie-ZertifizierungsstellenEine Untersuchung im Auftrag der Geschäftsstellevon Minergie zeigte 2009,dass ausserhalb er Stadt Zürich gut dieHälfte aller mit Minergie bezeichneten Gebäudedas Label in Bezug auf die Beleuchtunggar nicht verdiente. Der Mehrverbrauchwar zum Teil erheblich. In einemGebäude einer Hochschule und in einemVerlagshaus lag der Elektrizitätsbedarf umüber 100 % über der Anforderung.RegistrierungEnergienachweisBaubeginnFertigstellung+ revidierterEnergienachweisProjekt AbschlussNachweiskontrolle+ Zulassung1. FörderbeitragGebäudekontrolle+ Zertifizierung+ 2. Förderbeitrag

59Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 3Lampen3.1 Typologie der LampenEs gibt grundsätzlich drei verschiedeneMethoden, um Licht für Leuchtmittel zuerzeugen: Temperaturstrahler, Entladungslampenund Leuchtdioden (LED). Jede derüber 1000 verschiedenen am Markt erhältlichenLampentypen lässt sich einer derdrei Technologien zuordnen.] Temperaturstrahler: Ein Draht wirdzum Glühen gebracht. Als Nebenwirkungder Hitze entsteht sichtbares Licht. Diezwei Hauptvertreter dieser Kategorie sinddie Glühlampe und die Halogenlampe (eigentlichHalogenglühlampe). Auch dieKerze, die Gaslampe und die Sonne sindVertreter der Temperaturstrahler.] Entladungslampe: Zwischen zwei Polenwerden hintereinander schnelle Entladungen(Blitze) ausgelöst. Die Entladungslampefunktioniert nach dem Prinzip eineskontrollierten Gewitters. Bei den Entladungslampenunterscheidet man zwei Unterkategorien:Bei Leuchtstofflampen sinddie «Blitze» ultraviolett und werden durchein mit Leuchtstoffen beschichtetes Glas insichtbares Licht umgewandelt. Sparlampenund die Leuchtstoffröhren gehören dazu.Die Halogenmetalldampflampen und Natriumdampflampen(orange Strassenlampen)benötigen keine Leuchtstoffumwandlung.Die Effizienz von Entladungslampenist 3- bis 10-mal grösser als von Temperaturstrahlern.] Leuchtdioden sind lichtemittierendeelektronische Halbleiter-Elemente. Soferndurch eine Leuchtdiode Strom inDurchlassrichtung fliesst, strahlt sie Lichtmit einer vom Halbleiterelement abhängigenWellenlänge ab. Der Prozess entsprichtjenem der Solarzellen, allerdings in umgekehrterRichtung. LED steht für light-emittingdiode. LED-Lampen vereinen die Vorteileder Temperaturstrahler und diejenigender Entladungslampen und weisen vergleichsweisewenige Nachteile auf.Kriterium Glühlampe Halogenlampe Sparlampe LEDTabelle 33:Vor- und Nachteilevon Lampen für denGlühlampenersatz(Retrofit)Energieeffizienz 10 – 15 lm/W 15 – 20 lm/W 40 – 60 lm/W 10 – 80 lm/WLebensdauer 1000 h 2000 h 6000 – 15 000 h 15 000 – 50000 hZahl der Schaltzyklen unbeschränkt unbeschränkt 3000 – 500 000 20 000 – 1 Mio.Anlaufzeit sofort sofort 20 s –180 s sofortDimmbarkeit ja ja wenige Modelle viele ModelleFarbwiedergabe CRI 100 100 80 50 bis 95Oberflächentemperatur über 200 °C über 200 °C bis 50 °C bis 40 °CLeistungsfaktor 1 1 0,5 0,3 bis 0,9Entsorgung Hausmüll Hausmüll Sondermüll ElektroschrottAnschaffungspreis ca. 2 Fr. ca. 4 Fr. ca. 10 Fr. ca. 50 Fr.Betriebsenergie(1000 lm, 10000 Std.)750 kWh150 Fr.600 kWh120 Fr.150 kWh30 Fr.150 kWh30 Fr.Herstellungsenergie 1 kWh 2 kWh bis 3 kWh 2 kWh bis 3 kWh 2 kWh bis 3 kWhLeistungsbereich 15 W bis 150 W 10 W bis 120 W 3 W bis 25 W 1 W bis 12 WWirkungsgrad Strom zu Licht ca. 5 % ca. 7 % 20 % bis 30 % 20 % bis 40 %

60LampenAbbildung 55:Thomas Alva Edisonin seinem Lichtlabor(ca. 1880)Glühlampen und ihre AlternativenWenn eine Glühlampe ersetzt werdenmuss, stehen drei Alternativen zur Verfügung,alle mit denselben SchraubsockelnE14 und E27 erhältlich: Halogenlampe,Sparlampe und LED-Lampe. Je nach Verwendungwird eine andere Lampe als Ersatzvon Glühlampen empfohlen:] Halogenlampe: für stimmungsvollesLicht mit Dimmung oder sehr kurze Betriebszeiten.] Sparlampe: für alle Leuchten, bei denendas Leuchtmittel verborgen ist, und Leuchtenmit sehr langer Brenndauer.] LED-Lampen: für Lese-, Arbeits- und Esstischleuchten,ferner Spotbeleuchtung alsErsatz von Halogenspots.In der Tabelle 33 sind die Kriterien der dreiAlternativlampen zusammengestellt. DieSparlampe steht hier stellvertretend füralle Entladungslampen, wobei selbstverständlichbeim reinen Ersatz (also ohneKauf einer neuen Leuchte) nur diese Formder Leuchtstofflampe infrage kommt. DieLED-Technik wird in Kapitel 4 erläutert.Abbildung 56:Hinweisschilder imNew Yorker Hoteldel Coronado, 1888Abbildung 57:Aufbau einer Glühlampe3.2 TemperaturstrahlerGlühlampenDie wohl wichtigste Erfindung von ThomasAlva Edison (1847 bis 1931) war dieGlühlampe (Kohlenfadenlampe) im Jahre1879. Das Basispatent zur Lampe von ThomasEdison, Nr. 223.898 «Electric Lamp»,wurde am 27. Januar 1880 ausgestellt. VorEdison hatten sich zwar schon andere Erfindermit der Herstellung von Glühlampenbeschäftigt: Heinrich Göbel war esbereits in den 1850er Jahren gelungen, dieerste Glühlampen mit Kohleglühfadenherzustellen, ohne jedoch ein Patent anzumelden.Erst Edison hat es fertig gebracht,eine dauerhaft funktionstüchtige Glühlampezu konstruieren, die mit der Gaslampewettbewerbsfähig war. Die Vorteilegegenüber der Gaslampe waren die Flacker-und Geruchsfreiheit, die geringereWärmeabgabe und die einfachere Handhabungdes Ein- und Ausschaltens. Dieersten Glühlampen brannten nur gerade40 Stunden, aber bereits drei Jahre späterist es gelungen, Lampen herzustellen, dieLampensockelTraggerüstGlasträgerStickstofff-Edelgas-FüllungGlaskolbenWolfram-Glühwendel

61Energieeffiziente BeleuchtungTabelle 35:Typologie der Halogenlampen(Sockeltyp,Leistungsbereich,Spannung)1000 Stunden brannten. 1892 fusionierteEdison seine eigene Firma «Edison GeneralElectric Company» mit der «ThomsonHouston Company» zur «General ElectricCompany (GE)» – GE ist neben Osram undPhilips noch heute eine der drei dominierendenLampenfirmen der Welt. ThomasAlva Edison gilt als Vater unserer heutigenGlühbirnen. Nach seinem Namen werdenheute noch die Sockel der Lampen benannt:Edison-Gewinde E14, E27 usw.Edisons VermächtnisIm Jahr 1888 wurde das neue Hotel delCoronado westlich von New York City mitelektrischer Beleuchtung ausgerüstet. Edisonsoll die Verkabelung des Hotels persönlichüberwacht haben. Die Idee derelektrischen Beleuchtung war so unglaublich,dass in jedem Raum ein Schild nebenden Gaslampen montiert wurde (Abbildung56): «Dieser Raum ist mit elektrischemLicht von Edison ausgestattet. VersuchenSie nicht, es mit einem Streichholzanzuzünden. Drehen Sie einfach denSchalter an der Wand bei der Tür. Die Verwendungvon Elektrizität für die Beleuchtungist nicht gesundheitsschädlich undführt zu keinen Schlafstörungen.»Funktionsprinzip: Der aus einem gewendeltenWolframdraht bestehende Leuchtkörpersitzt mit seiner Halterung in einemgasdichten, in der Regel mit einem chemischinaktiven Gas (meist Stickstoff-Argon-Gemisch)gefüllten Glaskolben. EinSchraubsockel mit Nenndurchmessern von14 mm oder 27 mm ermöglicht einen elektrischenKontakt und mechanische Befestigungdes Glaskolbens in der Fassung. DerWohlfarmdraht wird durch «Kurzschluss»auf eine Temperatur von knapp 2000 °Cerhitzt; dies entspricht einer Farbtemperaturvon 2700 Kelvin (K). Nach rund 1000Betriebsstunden schmilzt der Draht. Sinktdie elektrische Spannung unter 230 Volt(z. B. im Dimmbetrieb), nimmt die Lebensdauerzu – bei 200 Volt beträgt sie bereits2000 Stunden, allerdings gibt die Glühlampeauch nur noch 60 % der vollenLichtstärke ab. Bei Überspannung nimmtdie Lebensdauer stark ab.HalogenlampenDie Halogenlampe heisst korrekterweiseHalogenglühlampe und ist eine Weiterentwicklungder Glühlampe und somit einTemperaturstrahler. Sie ist sehr kompaktgebaut und hat deshalb sehr hohe GlasundWendeltemperaturen. Die Gase (Halogene)im Innern des Brenners bewirken,dass die Wendel stärker als bei Glühlampenerhitzt werden kann, weshalb auchLichtausbeute und Farbtemperatur höhersind. Halogenlampen bedingen hitzefesteFassungen und einen Quarzglaskolben.Die Effizienz der Halogenlampen ist höher,wenn der Glaskolben infrarot-reflektierendbeschichtet ist. Die WärmestrahlungTabelle 34:Vor- und Nachteilvon TemperaturstrahlernKriterium Vorteil NachteilEnergieeffizienz10 bis 15 lm/WLebensdauer1000 hZahl der Schaltzyklen beliebigAnlaufzeitsofortDimmbarkeitimmerFarbwiedergabe CRI 100 (optimal)Oberflächentemperatur über 200 °CLeistungsfaktor 1,0EntsorgungHausmüllAnschaffungspreis ca. 2 Fr.Betriebsenergie750 kWh(1000 Lumen, 10000 h)Herstellungsenergie 1 kWhLeistungsbereich 10 W bis 2000 WSockeltyp E27 E27 E14 R7s GU10 G9 GY5.3 GY6.35 G4Leistungs bereich 18 – 105 28 – 75 18 – 42 48 – 2000 28 – 75 20 – 60 14 – 50 20 – 150 5 – 20(Watt)Spannung (Volt) 230 12 12, 24

62Lampenwird dadurch auf die Wolframwendel reflektiertund erhitzt, sodass weniger elektrischeEnergie für die Erhitzung erforderlichist. Das sichtbare Licht kann diese Infrarotbeschichtungohne Verluste passieren,vergleichbar mit der Wärmeschutzbeschichtungbei Isoliergläsern. Halogenlampenhaben dieselben Vor- und Nachteilewie Glühlampen. Aufgrund des Verbotsvon Glühlampen wurden viele Produktemit Halogenlampen ergänzt. Im bekanntenGlaskolben ist eine zweite Lampe –eine Halogenlampe – montiert. Die Effizienzwird um ca. 40 % gesteigert oder umgekehrtgesagt: man spart bei gleicherLichtmenge etwa 30 % Strom. In Tabelle35 sind die gebräuchlichsten Typen vonHalogenlampen abgebildet. Daneben gibtes noch einige weitere Typen mit anderenSockeln. Bei den steckbaren Lampen (SockeltypenG, GU, GY) entspricht die Zahl inder Typenbezeichnung dem Abstand derStifte in Millimetern. Bei den Lampen mitEdison-Gewinde (Sockeltyp E) bezeichnetdie Zahl den Durchmesser des Gewindes inMillimetern.Anwendungen: Halogenlampen sind häufigin Haushalten und im Gastgewerbe sowiein Läden zu finden. Das brillante Lichteignet sich gut zur Akzentbeleuchtung undzur Erzeugung von Lichtstimmungen. Beilangen Betriebszeiten (typisch: 4000 Stundenpro Jahr) fallen schnell hohe Betriebskostenan: In einem Restaurant oder Shopmit 100 m² Fläche und 50 Halogenlampenmit je 50 Watt ergeben sich pro Jahr rund2000 Fr. Stromkosten und zusätzlich 1000Fr. für Lampen, die 2-mal im Jahr gewechseltwerden müssen. Eine Lösung mit effizienterenLED-Spotlampen würde sich in vielenFällen trotz der hohen LED-Preise inrund zwei Jahren amortisieren.heute über 100 lm/W, die Lebensdauerrund 10 000 Stunden. Diese Entwicklungzu besseren Lampen war durch neueLeuchtstoffe und modifizierte Lampengeometriemöglich. Ab 1980 kamenLeuchtstofflampen mit sehr guten Farbwiedergabeeigenschaften(R a 80/R a 90) sowieKompaktleuchtstofflampen auf denMarkt. Einige Jahre später verbessertenelektronische Vorschaltgeräte (EVG) dieLichtqualität sowie die Lichtausbeute derLeuchtstofflampen. Die Auswahl an Kompaktlampenwurde immer grösser. Seitdem Jahr 2000 gibt es eine neue Generationvon Leuchtstofflampen mit kleinerenMassen (Durchmesser 16 mm), die speziellfür den EVG-Betrieb ausgelegt sind unddeshalb Wirkungsgrade von über 100lm/W sowie kompaktere Leuchten mit präziserLichtlenkung ermöglichen.Funktionsprinzip: In einem mit Quecksilberdampfgefüllten Glasrohr werden beiStromdurchgang die Atome durch Elektronenstösseangeregt, die dadurch UV-Strahlen aussenden. Diese Strahlung trifftan der Rohrwand auf eine Leuchtstoffschicht.Der Leuchtstoff absorbiert die UV-Strahlung und wandelt sie in sichtbareStrahlung um. Die spektrale Zusammensetzungdes Lichtes, also Lichtfarbe undFarbwiedergabe, hängen ab von der Zu-ElektronenFluoreszenzschichtAbbildung 58:Funktionsprinzipder LeuchtstofflampeAbbildung 59:Typische LeuchtstofflampenQuecksilberatome3.3 LeuchtstofflampenDie Leuchtstofflampen wurden in den1930er Jahren entwickelt, aber in Europaerst nach dem zweiten Weltkrieg in nennenswertenStückzahlen hergestellt. Obwohlsich ihre Grundkonstruktion seitdemkaum geändert hat, haben sich ihre Eigenschaftenin der Zwischenzeit wesentlichverbessert: Die Lichtausbeute beträgt

63Energieeffiziente BeleuchtungLampentypRöhre Typ T16(Durchmesser 16mm)Röhren Typ T26(Durchmesser 26mm)Leistung(W)Lichtstrom(lm)Systemleistung(W)Lichtausbeute(lm/W)Länge(mm)Sockel14 1350 17 79 549 G521 2100 24 88 849 G528 2900 32 91 1149 G535 3650 39 94 1449 G524 2000 26 77 549 G539 3500 43 81 849 G549 4900 55 89 1449 G554 5000 60 83 1149 G580 7000 88 80 1449 G518 1350 19 71 590 G836 3350 36 93 1200 G858 5200 55 95 1500 G8Ringlampe Typ TC-C 22 1800 26 69 225 2GX1340 3200 45 71 299 2GX1355 4200 61 69 299 2GX13Kompaktlampe3-fach gefaltetTyp TC-TKompaktlampe2-fach gefaltetTyp TC-DKompaktlampe1-fach gefaltetTyp TC-LKompaktlampe2-mal 1-fach gefaltetTyp TC-F13 900 14 64 90 GX24q-118 1200 19 63 100 GX24q-226 1800 27 67 115 GX24q-332 2400 36 67 131 GX24q-342 3200 47 68 152 GX24q-457 4300 63 68 195 GX24q-570 5200 76 68 235 GX24q-610 600 12 50 87 G24q-113 900 14 64 115 G24q-118 1200 18 67 130 G24q-226 1800 27 67 149 G24q-37 400 9 44 114 2G79 600 12 50 144 2G711 900 14 64 214 2G718 1200 19 63 217 2G1124 1800 27 67 317 2G1136 2900 39 74 411 2G1140 3500 45 78 533 2G1155 4800 61 79 533 2G1180 6500 86 76 565 2G1116 1600 18 89 317 2GX1122 2200 25 88 411 2GX1126 2600 29 90 533 2GX1128 2800 31 90 565 2GX1118 1100 19 58 122 2G1024 1700 27 63 165 2G1036 2800 39 72 217 2G10Sparlampen 5 270 5 54 ca. 100 E14/E277 380 7 54 ca. 110 E14/E2711 640 11 58 ca. 120 E14/E2714 820 14 59 ca. 130 E2718 1140 18 63 ca. 150 E2722 1440 22 65 ca. 180 E27Tabelle 36:Die häufigstenLeuchtstofflampenim Überblick

64LampenTabelle 37:Vor- und Nachteilevon Leuchtstofflampen(EVG: elektronischesVorschaltgerät)sammensetzung des Leuchtstoffes und istsomit variabel. In der Schweiz wird dieLeuchtstofflampe häufig Fluoreszenzlampegenannt. Die Bezeichnung «Neonröhre»für diese Lampe ist jedoch falsch;Leuchtstoffröhren enthalten kein Neon.Jede Leuchtstofflampe benötigt ein Vorschaltgerät,das die Lampe startet und denLampenstrom überwacht. Bis ca. 1985existierten nur schwere konventionelleVorschaltgeräte (KVG) mit separatem Starter.Heute werden meist elektronische Vorschaltgeräte(EVG) verwendet; dank derhöherfrequenten Taktung (rund 50 000Entladungen pro Sekunde) flimmert eineLeuchtstofflampe nicht (mehr) und derLichtkomfort ist besser. Auch die Verlustesind bei elektronischen Vorschaltgerätengeringer als bei konventionellen Geräten.Drei Typen von Leuchtstofflampen sind besondersgebräuchlich: Leuchtstoffröhren,Kompaktleuchtstofflampen («zusammengefalteteRöhre») und Sparlampen (Kompaktleuchtstofflampenmit Schraubsockelund integriertem Vorschaltgerät). Von allendrei Typen gibt es zahlreiche verschiedeneBauformen.Anwendungen: Die Leuchtstofflampenwerden als eigentliche Standardleuchtmittelin den meisten Nichtwohnungsbauten(Infrastrukturbauten, Fabriken, Büro,Kriterium Vorteil NachteilEnergieeffizienz 40 Im/W bis 100lm/WLebensdauer6000 h bis30000 hZahl der Schaltzyklen Warmstartlampen:bis 500000AnlaufzeitDimmbarkeitFarbwiedergabe CRI 80 bis 90Oberflächentemperatur 30 °C bis 50 °CLeistungsfaktor über 25 W: über0,9EntsorgungAnschaffungspreisBetriebsenergie 150 kWh(1000 Lumen, 10 000 h)Herstellungsenergie 2 kWh bis 3 kWhLeistungsbereich 3 W bis 80 WKaltstartlampen:5000 bis 1000020 s bis 180 sspezielles EVGnotwendigunter 25 W: 0,5Sondermüllab 5 Fr.Schulen, Verkauf, Spitäler) eingesetzt; siesind 5- bis 10-mal effizienter als Temperaturstrahlerund weisen Energieeffizienzwertezwischen 50 und 100 Lumen proWatt aus. Wegen ihres diffusen Lichtessind sie als Akzentbeleuchtung nicht geeignet.In der Schweiz sind etwa 100 MillionenLeuchtstofflampen im Betrieb; diesemachen 80 % aller Lampen aus. Lediglich20 % der Lampen sind Temperaturstrahler.SparlampenSparlampen sind kompakte Leuchtstofflampenmit integriertem Betriebsgerät undeinem Schraub- oder Bajonettsockel fürden direkten Anschluss an das 230-Volt-Stromnetz. Sparlampen sind eine Bauformder Leuchtstofflampen. Es gibt sie in Leistungenzwischen ca. 3 Watt und 25 Watt.Da die technischen Anforderungen anSparlampen bis 25 Watt geringer sind alsbei Lampen höherer Leistung, sind vor allemSparlampen mit geringer Wattage verbreitet.Es sind vier Bauformen zu unterscheiden(Abbildung 59):] Stabform] Spiralform] Klassische Glühlampenform] Spotlampen (ohne Abbildung)Die Qualitätsunterschiede bei den Sparlampensind gross. In zahlreichen Testswurde dies immer wieder bestätigt.Verallgemeinernd lässt sich sagen, dass dieStablampen eindeutig die besten Sparlampensind. Bei den anderen Formen fallendie lange Startzeit und die geringereSchaltfestigkeit negativ ins Gewicht. Wersich für eine Sparlampe entscheidet, solltewenn möglich eine stabförmige Lampeeinsetzen und darauf achten, dass dieSchaltfestigkeit hoch ist, d. h. über 75 000mögliche Ein- und Ausschaltungen innerhalbder Lebensdauer der Lampe. Die Angabezu den Schaltzyklen muss seit September2010 auf allen Lampenverpackungenvermerkt sein. Die besten Sparlampensind auf der Internetseite www.topten.chgelistet.

65Energieeffiziente BeleuchtungDer Erfinder der SparlampeHäufig ist die Erfindung eines Produktesnicht eindeutig; Edison hat zwar die ersteGlühlampe (um 1880) auf den Markt gebrachtund diese auch patentieren lassen.Die erste funktionierende Glühlampe aberstammt von Heinrich Göbel (um 1850).Wer ist der Erfinder?Bei der Sparlampe ist deren Erfindung aufden ersten Blick noch schwieriger zu personalisieren.Bereits in den 1920er-Jahrengelang es durch Gasentladung und Leuchtstoffbeschichtungsparsameres Licht zuerzeugen, allerdings mit sehr schlechterLichtqualität. Um 1980 brachte Philips dieerste kompakte Leuchtstofflampen mit integriertemTransformator undSchraubgewinde auf den Markt; siewar geeignet, in einzelnen FällenGlühlampen zu ersetzen – wegen ihrerForm und Grösse wurden sie auchKonfitürenglas-Lampen genannt.Gemessen an der Qualität der heutigenSparlampen, welche in Bezug auf Lichtqualitätund Grösse mit Glühlampen mithaltenkönnen, heisst der Erfinder JürgNigg. 1984 konstruierte und patentierte erin seiner Firma Arcotronic im ZürcherStadtkreis 5 die erste Sparlampe mit Qualitätsniveau.Sofortstart, kein Flackern undFlimmern, sehr lange Lebensdauer sowiekompakte Masse und geringes Gewichtzeichneten Niggs Sparlampe aus.Bei Niggs Lampe können Adapter (Gewindemit integrierter Elektronik) undLeuchtstäbe sogar getrennt werden, wases ermöglicht, verschiedene Lichtstärkenmit demselben Adapter zu betreiben. Dadie Lebensdauer des Adapters zudem5-mal länger ist als die der Leuchtstäbe,ergibt sich ein zusätzlicher ökologischerNutzen.Die Industrie kopierte Niggs Sparlampe,verzichtete aber aus ökonomischen Überlegungenauf die Trennung von Leuchtstabund Adapter. Die Niggsche Sparlampe istheute noch erhältlich und setzt immernoch das Qualitätsniveau, was viele Testsvon Konsumentenzeitschriften im In- undAusland immer wieder belegen. Die grosseMenge an Sparlampen freilich verkaufendie Grosskonzerne Osram und Philips.Abbildung 60:Messpanel für denDauertest von SparlampenAbbildung 61:Jürg Nigg und seineErfindung, der Sparlampen-Adapter(www.arcotronic.ch)

66LampenDimmen von LeuchtstofflampenDimmbare elektronische Vorschaltgerätesind teurer als nicht-dimmbare und benötigenzusätzliche Steuergeräte und Steuerleitungen.Im Gegensatz zu Glühlampen(werden beim Dimmen stark rötlich) verändertsich die Lichtfarbe beim Dimmenvon Leuchtstofflampen nicht. Aus diesemGrund kann durch Dimmen von Leuchtstofflampenkein Stimmungslicht erzeugtwerden (Abbildung 62).Das Dimmen von Leuchtstoffröhren ist verlustbehaftet.Die Effizienz nimmt vor allembei tiefem Dimmgrad stark ab. Als Faustformelgilt, dass eine auf 25 % Lichtstromgedimmte Leuchtstofflampe noch 50 %der vollen Betriebsleistung aufnimmt. Diesist zwar deutlich weniger als bei Glühlampen;dennoch ist es aus Gründen der Energieeffizienznicht empfehlenswert, Leuchtstofflampenlängere Zeit im Teillastbereichunter 50 % des Nennlichtstromes zu betreiben.In Korridoren von Büro- undSchulbauten werden häufig Leuchtstofflampenals Streiflichter eingesetzt. Weildie Lichtmenge für die Korridoranwendungbei einer dichten Reihung vonLeuchtstoffröhren zu hoch ist, werden dieLichtmenge100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%25% Strom10% Lichtideale DimmkurveLEDLeuchtstofflampeGlühlampe50% Strom15% LichtAbbildung 62:Dimmverhalten derdrei Lampentypen10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%elektrische LeistungAbbildung 63:Von der Temperaturabhängige Lichtmengebei LeuchtstofflampenLichtmenge100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%58 Watt, 26 mm (T8)36 Watt, 26 mm (T8)28 Watt, 16mm (T5)Für Tiefgaragen geeignet!Für Tiefgaragen nicht geeignet!-10° 0°C 10°C 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°CTemperatur

68LampenAbbildung 65:Ulbricht’sche KugelAbbildung 66:Einfacher Aufbaueines Goniometerszur Lampenmessungzum Messgerätgesetzt ist. Die Leuchtdichte auf diesemScheibenelement ist proportional dem Gesamtlichtstrom.Mit einem Lichtsensorlässt sich die Leuchtdichte bestimmen.Da mit der Ulbricht’schen Kugel nur Gesamtlichtströmevon Lichtquellen gemessenwerden können und nicht die Lichtstärkein die unterschiedlichen Abstrahlrichtungen,wird statt der Kugel häufig einFotogoniometer verwendet.FotogoniometerIm Fotogoniometer wird die Lichtstärke einerLichtquelle in alle Abstrahlrichtungengemessen. Die Summierung der einzelnenLichtstärken über den ganzen Raum ergibtdie Lichtmenge. Zur Messung umkreist einFotometerMesslampeLichtsensor die Lichtquelle nach einemvorgegebenen Winkelraster und liefert – jenach Messauflösung – bis zu 1752 Messpunkteund damit Werte von Lichtstärken.Aus den Messwerten lässt sich die räumlicheLichtverteilkurve der Lichtquelle aufzeichnen;in der Praxis werden ein Längsschnittund ein Querschnitt der Lichtverteilungdargestellt. Um hohe Messgenauigkeitenerreichen zu können, müssen strikteAnforderungen erfüllt sein:] Der Raum ist weitgehend schwarz undnicht reflektierend.] Die Raumlufttemperatur liegt mit kleinerAbweichung bei konstant 25°C.] Die Lampe oder Leuchte darf vertikal,aber nicht horizontal gedreht werden.] Die Distanz zwischen Lichtquelle undSensor muss mindestens 10-mal grössersein als die maximale Ausdehnung derleuchtenden Fläche der Lichtquelle. Für dieMessung grösserer und asymmetrischstrahlender Lichtquellen (z. B. Leuchten mitLeuchtstoffröhren) führt die Distanzanforderungzu sehr grossen Messräumen, indenen die Einhaltung der übrigen Bedingungensehr anspruchsvoll ist. Seit einigenJahren kann dank hochpräziser Lichtsensorenund Computertechnik die Distanzanforderunggemildert werden. Mit einemNahfeldgoniometer lässt sich die Messungin einem relativ kleinen Raum durchführen.135°180°PositionenLichsensorKonstruktion und Anwendung eineseinfaches GoniometersWenn man kleine Lichtquellen (Lichtkörperweniger als 10 cm) mit vertretbarer Genauigkeitauf einfache Art und Wiese ausmessenmöchte, kann der in Abbildung 66 gezeigteMessaufbau, der einem Mini-Goniometerentspricht, verwendet werden.2 Meter90°45°30°15°1 Meter0°max 10 cmGlühlampe75 WattLuxmeterKonstruktion] Benötigt wird ein verdunkelter, nicht reflektierendenRaum (mindestens 2m x 2mx 2 m).] Fertigung eines Halbbogens (oder 2, jeeiner für die Längs- und Quermessung,siehe Abbildung) mit einem Radius von 1Meter (analog eines halben Loopings einerSpielzeugautorennbahn) und vertikaleMontage desselben.

69Energieeffiziente Beleuchtung] Montageeinrichtung für Lampe in derMitte des «Loopings». Möglichst keineVerschattung des Lichtstroms durch die Befestigung!] Elektrischer Anschluss für die Lampe] Befestigungspunkte für Luxmeter-Sensormit 15°-Winkelabstand. Wichtig: die Befestigungspunktemüssen genau im rechtenWinkel zum Zentrum der Lampe angebrachtsein.] Bei einer Messdistanz zwischen Lichtquelleund Lichtsensor von 1 Meter entsprichtdie Lichtstärke in Candela (cd) derBeleuchtungsstärke in Lux (lx).Messung in 6 Schritten1. Messung der Beleuchtungsstärken anjedem der festgelegten Messpunkt, in derAbbildung total 13 mit einem Winkelabstandvon 15°.2. Drehung der Lichtquelle oder des Goniometersum 90° an der vertikalen Achseund Messung der Beleuchtungsstärken füralle 15°-Winkel in Querrichtung.3. Mittelwertbildung der Messwerte vonLängs- und Querrichtung.4. Mittelwertbildung der Luxwerte für die12 Zwischenwinkel, also zwischen 0 und15° 7,5°, zwischen 15° und 30° 22,5°etc. bis 172,5°.5. Für jeden Zwischenwinkel: Berechnungdes beleuchteten Oberflächenteils der Kugel.2π· [cos(α1/180·π) – cos(α2/180·π). π= Kreiszahl = 3,1416, z.B. für 7,5°:Fläche = 2·3,14[cos(165/180·3,14) – cos(180/180 ·3,14)] = 0,21 m². Die Summealler Teilflächen ergibt die Kugeloberflächedes Einheitskreises mit einem Radius von 1Meter. Wenn mit den gegebenen 15°-Winkelngearbeitet wird, müssen diese Wertenicht neu berechnet werden.6. Für jeden Zwischenwinkel: Berechnungdes Lichtstromanteils. Beleuchtungsstärke·Oberfläche, z.B. 7,5°: 28 lx · 0,21 m² = 6Lumen (lm). Die Summe aller Lichtströmeergibt den Gesamtlichtstrom der Lichtquelle.Schritt Messwerte Berechnung1 2 3 4 5 6Winkel BeleuchtungsstärkeBeleuchtungsstärkeMittelwert(lx)WinkelkorrigierterMittelwertbeleuchteteFlächeLichtstrom(lm)quer (lx) längs (lx)(lx)(m 2 )0° 0 0 028 0,21 615° 55 57 5662 0,63 3930° 66 70 6875 1,00 7545° 83 81 8283 1,30 10760° 83 83 8381 1,52 12275° 79 77 7877 1,63 12490° 75 75 7577 1,63 124105° 77 79 7881 1,52 122120° 83 83 8385 1,30 111135° 86 88 8788 1,00 88150° 87 91 8989 0,63 56165° 86 87 88180° 85 87 8687 0,21 19Total 12,56 993Tabelle 39:Berechnung desGesamtlichtstromseiner 75-W-Glühlampeaus gemessenen26 Luxwerten

70Lampen3.6 Verbreitete Irrtümerüber SparlampenZum Thema Sparlampen kursieren Meinungen,die grundfalsch sind. Eine Auswahl:] Behauptung 1: Das Einschalten einerLeuchtstofflampe braucht mehr Energie alsdiese eine Stunde zu betreiben.Richtig ist: Kein Mehrverbrauch an Energieaufgrund des Einschaltens! Abschaltenbringt immer eine Reduktion des Stromverbrauches.Während der Zündzeit vonkaum einer Sekunde würde der Stromverbraucheiner 36-Watt-Lampe, wie behauptet,zu einer Leistung von 130 000 Wattführen. Das hält keine Sicherung aus.] Behauptung 2: Häufiges Schaltenvon Sparlampen verkürzt derenLebensdauer.Richtig ist: Die Verkürzungder Lebensdauer aufgrunddes Schaltens hängt von derQualität der Lampe ab. Beilanglebigen Sparlampen (deklarierteBetriebsstunden ab12 000 Stunden) ist eine Verkürzungfür den praktischenGebrauch irrelevant; solcheLampen lassen sich während12 Jahren tagtäglich überhundert Mal ein- und ausschalten.] Behauptung 3: Leuchtstofflampenflimmern.Richtig ist: ElektronischeVorschaltgeräte bringenmoderne Leuchten mit einerFrequenz von 40 000 Hertzzum Leuchten. Frequenzen über100 Hertz nimmt das menschlicheAuge nicht wahr. Alte Leuchtstofflampenmit konventionellen Vorschaltgerätenflimmern dagegenmit 50 Hertz – für Menschen tatsächlicheine Zumutung.] Behauptung 4: Licht von Leuchtstofflampenwirkt kalt und matt.Richtig ist: Lichtfarben und Lichtspektrenlassen sich bei der Anschaffung einerLeuchtstofflampe wählen. 3-Banden-Lampenin den Lichtfarben «warmweiss» (Bezeichnung830) oder extrawarmweiss(827) erzeugen Licht, das in seiner Farbwiedergabedem Glühlampenlicht entspricht.] Behauptung 5: Leuchtstofflampen lassensich nicht dimmen.Richtig ist: Möglich ist die Regulierungder Helligkeit auch bei Leuchtstofflampen;dazu sind allerdings regulierbare elektronischeVorschaltgeräte notwendig. Zudemist eine zusätzliche Steuerleitung notwendig.Für schraubbare Energiesparlampensind einige wenige Typen verfügbar, dieüber handelsübliche Glühlampendimmerregulierbar sind.] Behauptung 6: Leuchtstofflampen sindteuer.Richtig ist: Glühlampen sind lediglich inder Anschaffung billiger als Leuchtstofflampen,im Betrieb ist es umgekehrt. ImGesamtkostenvergleich schneidet dieLeuchtstofflampe deutlich günstiger ab.Bei Ersatz einer 100-Watt-Glühlampedurch eine Energiesparlampe mit demgleichen Lichtstrom reduzieren sich dieStromkosten – über die Lebensdauer derLampe gerechnet – um rund 100 Franken.] Behauptung 7: Niedervolt-Halogenlampensind Sparlampen.Richtig ist: Der Irrtum beruht auf einemMissverständnis. Nicht der Energieverbrauchder Lampe ist niedrig, sondern derenSpannung – deshalb die Bezeichnung«Niedervolt». Die geringe Spannung verlangtnach grossen Strömen in verhältnismässigdicken Kabeln. Eine 50-Watt-Halogenlampehat zwar eine um 50 % bessereLichtausbeute als eine Glühlampe, sie istaber um den Faktor 3 schlechter als einekompakte Leuchtstofflampe.] Behauptung 8: Sparlampen brauchenin der Herstellung viel Energie.Richtig ist: Die Herstellung einer Sparlampebraucht knapp 4-mal soviel Energiewie die Herstellung einer Glühlampe. Dadie Lebensdauer der Sparlampe aber rund10-mal länger ist als die der Glühlampe,fällt die Gesamtenergiebilanz deutlich zuGunsten der Sparlampe aus.

71Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 4LED – Licht emittierende Dioden4.1 Eigenschaften undBetriebsverhaltenLicht emittierende Dioden (LED) sind Halbleiterelemente,deren Funktionsweise manaus der Elektro- und Computertechnikkennt. LED nutzen denselben physikalischenEffekt wie die Solarzelle; allerdingsin umgekehrter Richtung: (Sonnen-) Lichtin Gleichstrom – die LED verwandeltGleichstrom in Licht. Bereits um 1960 wurdendie roten LED erfunden und alsLeuchtanzeigen in Uhren und anderen Geräteneingesetzt. Zehn Jahre später folgtengrüne und gelbe LED und erst in den1990er Jahren kamen blaue LED auf denMarkt. Um das Jahr 2000 gelang es, durchLeuchtstoffbeschichtung aus den blauenLED weisses Licht von guter Qualität zu erzeugen.Damit war der Grundstein für LEDin der Raumbeleuchtung gelegt.Die Energieeffizienz von LED erreicht heutein der praktischen Anwendung mit über50 Lumen pro Watt mindestens das Niveauder Sparlampe. Die besten LED-Lampenerreichen bis zu 100 lm/W. Die Entwicklungist noch nicht abgeschlossen; bisin 10 Jahren wird man mit weissen LEDnochmals eine Verdoppelung oder Verdreifachungder Lichtausbeute erreichen.Die LED-Technik wird die Beleuchtung inden nächsten 10 Jahren revolutionieren;vergleichbar mit dem Ersatz der Schallplattedurch CD.TrendsDer Trend in der Beleuchtung wird in dennächsten Jahren ganz von LED bestimmtsein.] Die Energieeffizienz wird sich in etwanoch verdoppeln auf ca. 150 Lumen proWatt.] Der Leistungsbereich wird ausgedehnt,so dass (fast) alle Beleuchtungsaufgabenmit LED gelöst werden können.] Die Preise werden fallen; in welchemMasse und wie schnell, hängt von wirtschaftlichenund politischen Faktoren sowieder Verfügbarkeit der Rohstoffe ab;derzeit stammen 97 % der für LED notwendigen«Seltenen Erden» aus China.Neben der konventionellen LED-Techniksind intensive Arbeiten für OLED im Gange(Organische LED). OLED weisen gegenüberkristallinen LED Vor-, aber auch Nachteileauf:] Vorteile: weniger Materialbedarf, flächigesLicht auf dünnen Scheiben] Nachteile: geringerer Wirkungsgrad,kürzere LebensdauerEs gibt Visionen, die davon ausgehen, dassman in Zukunft OLED-Licht quasi wie eineEnergieeffizienz (Lumen/Watt)140120LED100806040Sparlampe20196019701980199020002010JahrHalogenlampeAbbildung 67:Entwicklung derEnergieeffizienzvon Leuchtdioden

72LED – Licht emittierende DiodenAbbildung 68:Langfristiger Trendmit organischenLED (OLED)Tapete auf Rollen kaufen und damitleuchtende Wände und Decken tapezierenkann. Die Realisierung dürfte aber nocheine Weile auf sich warten lassen. AktuelleOLED sind maximal 10 cm auf 10 cm grossund haben eine Lichtausbeute, die mit 20Lumen pro Watt im Bereich von Halogenlampenliegt.Metalle der Seltenen ErdenDie Metalle der Seltenen Erden kommen invielen technischen und elektronischen Gerätenzum Einsatz, namentlich in Energiesparlampen,LED, Fernsehgeräten, LCDundPlasmabildschirmen, Akkus, Brennstoffzellen,Auto-Katalysatoren, Russpartikelfilter,Röntgenapparate, Laser, Glasfaserkabel,Magnete, Elektromotoren, Flugzeugmotoren,Atomreaktoren. Die oftverwendete abgekürzte Bezeichnung«Seltene Erden» statt «Metalle der SeltenenErden» ist missverständlich. Der Namestammt aus der Zeit der Entdeckung dieserElemente und beruht auf der Tatsache,dass sie zuerst in seltenen Mineralien gefundenund aus diesen in Form ihrer Oxide(früher «Erden» genannt) isoliert wurden.Zu den Metallen der Seltenen Erden gehörenfolgende chemischen Elemente der 3.Gruppe des Periodensystems: Scandium(Ordnungszahl 21), Yttrium (39), Lanthan(57), Cer (58), Praseodym (59), Neodym(60), Promethium (61), Samarium (62), Europium(63), Gadolinium (64), Terbium(65), Dysprosium (66), Holmium (67), Erbium(68), Thulium (69), Ytterbium (70)und Lutetium (71).Die weltweit geförderte Menge lag im Jahr2008 bei 124 000 Tonnen. China förderteim Jahr 2006 rund 119 000 Tonnen unddominiert den Markt absolut (2007: 95 %des Weltmarkts, 2010: 97 %). China drosseltedie Exportmenge an Seltenen Erden.Für einige Metalle soll ein komplettes Exportverbotgelten (Yttrium, Thulium undTerbium) und für Neodym, Lanthan, Cerund Europium eine Exportquote von35 000 Tonnen. China möchte mit dieserPolitik erreichen, dass die Produktion vonSchlüsseltechnologien im eigenen Landdurchgeführt wird. Der Abbau von VorkommenSeltener Erden ist sehr kostenintensiv.Mittels Säuren werden die Metalleaus den Bohrlöchern gewaschen. Der dabeivergiftete Schlamm bleibt – insbesonderein China – oft zurück und belastet dieUmwelt erheblich.Land Abbau 2006(t)Abbau 2007(t)Abbau 2008(t)Abbau 2009(t)bekannte Reserven(t)China 119000 120000 120 000 120000 36 000 000Indien 2700 2700 2700 2 700 3100 000Brasilien 730 730 650 t 650 48000Malaysia 200 200 380 t 380 30 000GUS-Staaten k.A. k.A. k.A. k.A. 19000 000USA 0 0 0 t 0 13000 000Australien 0 0 0 t 0 5 400000andere k.A. k.A. k.A. k.A. 22 000 000Gesamt 123000 124000 124 000 124 000 98 600000Tabelle 40:Abbau und Vorkommender Metalleder SeltenenErden

73Energieeffiziente Beleuchtung4.2 Vorteile der LEDLeuchtdioden haben im Vergleich zu herkömmlichenLeuchtmitteln eine Reihe vonVorteilen; diese machen sie bereits heute– trotz hoher Preise – für bestimmte Anwendungeninteressant.] Keine Infrarot-Abwärme und kein Ultraviolettanteilim Lichtstrahl: Vor allemin Verkaufsläden und in Museen ist dieserUmstand ein grosser Vorteil, werden dochdie beleuchteten Waren und Exponate vorAlterung geschont.] Kompakte Bauweise: Dadurch könnenfiligrane Lampen- und Leuchtenformenentwickelt werden, die auch bei sehr geringemPlatzangebot eingesetzt werden können.] Brillantes Licht: LED-Lampen geben einpunktförmiges und brillantes Licht ab; daherkönnen sie als idealer Ersatz für die beliebteHalogentechnik eingesetzt werden.] Hohe Effizienz: Bereits heute sind LED-Lampen so effizient wie Sparlampen; inden nächsten Jahren ist noch mit mindestenseiner Verdoppelung der Effizienz zurechnen.] Lange Lebensdauer: Bei einer durchschnittlichenBetriebsdauer von 1000 Stundenpro Jahr, leisten LED-Lampen während20 bis 30 Jahre ihren Dienst. Voraussetzungfür eine lange Lebensdauer ist einegute Qualität der beteiligten Komponentenund eine ausreichende Kühlung.] Sofortstart: Im Gegensatz zu Sparlampengeben LED-Lampen nach dem Einschaltensofort die volle Lichtmenge ab.] Gute Dimmbarkeit: Die meisten LED-Lampen lassen sich dimmen. Im Gegensatzzu allen anderen Lichtquellen, verlierenLED beim Dimmen nicht an Effizienz; einigeBauarten sind bei Teillast sogar nocheffizienter.] Farbmodulation: Eine Spezialität vonLED ist die Farbmodulation. Es kann prinzipielljede gewünschte Farbe erzeugt werden,ob Weisstöne (warmweiss, kaltweiss)oder satte Farben wie rot, grün und blau.Bei aufwändigen LED-Leuchten ist dieLichtfarbe nicht ab Fabrik vordefiniert, siekann per Fernbedienung (oder Iphone-Applikation)beliebig gewählt werden.Dimmen von LEDIm Gegensatz zu Glühlampen und Leuchtstofflampenlassen sich LED verlustfreioder sogar effizienzsteigernd dimmen. Essind zwei Verfahren bekannt, um LED zudimmen (Abbildung 69).PWM-VerfahrenMit der Pulsweitenmodulation wird derStrom mit sehr schellen Schaltungen getaktet,also ein- und ausgeschaltet. DieSchaltungen werden mehrere 10 000-malpro Sekunde vorgenommen, so das keinFlimmern wahrnehmbar ist. Auf dieseEnergieeffizienz120%LED (CCR-Verfahren)100%LED (PWM-Verfahren)80%60%40%20%100%Glühlampe(Phasenanschnitt-Dimmung)Leuchtstofflampe(dimmbares EVG)90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%DimmgradAbbildung 69:Energieeffizienz inAbhängigkeit desDimmgrades vonLED-Lampen im Vergleichzu Leuchtstoff-und Glühlampe

74LED – Licht emittierende DiodenAbbildung 70:Schnitt durch «PanosInfinity» vonZumtobel mit Cree-True-White-TechnikAbbildung 71: Warmes,neutralweissesund kaltweissesLED-Licht aus derselbenLeuchte(PAL-Technik,Regent)KühlrippenWeise lassen sich LED bis auf wenige Prozenteihrer vollen Leistung praktisch verlustfreidimmen. Dabei ist der Eigenverbrauchder Elektronik zu berücksichtigen;bei geringem Dimmgrad fällt dieser mehrins Gewicht, die Dimmung ist also dennochnicht ganz verlustfrei. Mit PWM-Dimmung bleibt die Farbwiedergabeeigenschaftder LED fast unverändert.CCR-VerfahrenCCR steht für «Constant Current Reduction»und nutzt den Vorteil, dass LED beiReduktion des Stromflusses gegenüberVolllast effizienter werden. Aus Sicht derEnergieeffizienz ist dieses Verfahren demPWM-Verfahren vorzuziehen; allerdingsverändern sich die Farbwiedergabeeigenschaftenbei der CCR-Dimmung von LEDstärker als beim PWM-Verfahren. AmMarkt sind bisher allerdings kaum Betriebsgerätefür CCR-Dimmung verfügbar,sodass dieses effizientere Dimmverfahrenbislang nur selten zur Anwendung kommt.rote und weisse LEDFarbmischkammerDiffusorReflektorEffizienz beim Dimmen (Lesebeispiel):Bei einer Dimmung auf 20 % der vollenLichtmenge geben LED-Lampen 25 % mitCCR-Dimmung (125 % von 20 %) und20 % mit PWM-Dimmung des Lichtes ab;bei Leuchtstofflampen dagegen sind esnur 8 % (40 % von 20 %) und Glühlampenweniger als 2 %. Dies heisst konkret, dasseine Glühlampe mit einer Effizienz von 12Lumen pro Watt bei 20 %-Dimmung eineEffizienz nur noch von 1 Lumen pro Wattausweist.Farbmodulation bei LEDEine weitere herausragende Eigenschaftvon Leuchtdioden ist die Möglichkeit, jedebeliebige Lichtfarbe zu erzeugen, ohnedazu verlustbehaftete Filter zu verwenden.Besonders interessant ist diese Farbmodulation,wenn es darum geht, verschiedeneWeisstöne zu erzeugen. Zwar lassen sichWeisstöne – wie alle anderen Farben – ausder Mischung der Grundfarben Rot, Grünund Blau (RGB) generieren. Wenn abereine hohe Farbwiedergabe gefragt ist,reicht die RGB-Mischung nicht aus.Bei derqualitativ hochwertigen Farbmischungwerden als Basis meist kaltweisse LED verwendet.Diese werden mit gelben oderroten LED gepaart und das Licht der verschiedenfarbigenLED über einen Diffusorvermischt. Durch unterschiedliche Helligkeitsansteuerungder weissen und andersfarbigenLED werden verschiedene Weisstönemit hohem Farbwiedergabeindexgeneriert. Vor allem bei Strahlern undDownlightern kommt dieses Verfahren zurpraktischen Anwendung. Mit dem PAL-System von Regent (PAL: Perception AdaptiveLightsource) können mit dem erwähn-

75Energieeffiziente Beleuchtungten Verfahren alle Weisstöne zwischen2700 und 6500 Kelvin bei gleichbleibenderhoher Farbwiedergabequalität mit einereinzigen Lichtquelle erzeugt werden.Mittels eines einfachen Tasters können dieFarben jederzeit verändert werden. Sollenzum Beispiel in einem Modegeschäft blaueKleider verkauft werden, so wird der LED-Strahler auf kaltes Weiss eingestellt, waszur Folge hat, dass die blauen Farben intensivleuchten. Sollen rote Strümpfe hervorgehobenwerden, wird der LED-Strahlerauf warmweiss eingestellt.Auch für den Lebensmittelhandel ist derfarbvariable LED-Strahler interessant. Sokönnen die verschiedenen Auslagen mitverschiedenen Farben zur Geltung gebrachtwerden. Käse mit Käsegelb, Brotmit Semmelbraun, Fleisch mit Fleischrotund Fisch mit einem rosa-bläulichen Farbton.Diese Farbmanipulation der Lichtquellenzur Verkaufsförderung ist nicht neu,doch musste man bisher spezielle Filtereinsetzen, die viel Licht schluckten. MitLED funktioniert dies ohne Filter und ohneEffizienzverlust (Abbildung 71).Eine weitere interessante Anwendungliegt bei der Mischung von kaltweissenund roten LED zur Erzeugung von warmweissemLicht mit hoher Effizienz. Allgemeinsind warmweisse LED weniger effizientals kaltweisse (wegen der «dickeren»Leuchtstoffbeschichtung). Mischt manüber einen Diffusor sehr effizientes kaltweissesLED-Licht mit ebenso effizientemroten LED-Licht, lässt sich warmweissesLicht von hoher Qualität und hoher Effizienzerzeugen. Ein Beispiel dafür sind dieDownlighter «Panos Infinity» der FirmaZumtobel; die warmweissen Leuchten erreichenmit bis zu 77 Lumen pro Watt undeinem sehr guten Farbwiedergabeindexeine doppelt so hohe Energieeffizienz wievergleichbare Downlighter mit Kompaktleuchtstofflampen(Abbildung 70).4.3 HerausforderungenEnergieeffizienzBezüglich der Lichtausbeute (Energieeffizienz)von Leuchtdioden gibt es grosse Unterschiede,die mit der Lichtqualität aberauch mit der Preisstrategie der zahlreichenAnbieter zu tun hat. Der Preis ist zwar einwichtiger Faktor, es kann aber nicht generellvorausgesetzt werden, dass teure LEDbesser sind. Die LED-Grundbausteine – dieleuchtenden Halbleiter-Kristalle – werdenam Markt in den verschiedensten Qualitätenangeboten; für die Einteilung werdenBinning-Systeme (Bin: englisch für Kasten)verwendet. Jede LED wird einem Bin zugeordnet,das verschiedenen Qualitäten ausweist,wie z. B. Farbtemperatur, Energieeffizienzaber auch Toleranzen.] Beispiel für eine teure LED: ein LED-Chipmit hoher Lichtausbeute, warmweisserFarbtemperatur, hohem Farbwiedergabeindexund geringen Toleranzen dieserWerte innerhalb desselben Bins.] Beispiel für eine günstige LED: ein LED-Chip mit tiefer bis mittlerer Lichtausbeute,kaltweisser Farbtemperatur, niedrigemFarbwiedergabeindex und hohen Toleranzendieser Werte innerhalb desselben Bins.Ein zentrales Problem im LED-Markt ist dieenorme Vielfalt an Bins. Zudem setzenHersteller auch verschiedene Binning-Systemeein. Eine Standardisierung und Beschränkungder Bins auf eine überschaubareAnzahl Typen fehlt bis heute. Für dieHersteller qualitativ hoch stehender LED-Komponenten ist es schwierig, gute Binsam Markt einzukaufen. Für den Massenmarktkönnen wiederum LED in grossen1008060Lichtausbeute (lm/W)teures LEDAbbildung 72:Das «Bin» bestimmtEffizienz, Toleranzenund PreisBinning von LED402003000 4000 5000 6000 7000günstiges LEDFarbtemperatur (K)

76LED – Licht emittierende DiodenAbbildung 73:Thermomanagementund Qualitätdes Betriebsgerätesbestimmen dieLebensdauerLED-LichtChip80°CMengen und zu günstigen Preisen erworbenwerden: Dieses Sammelsurium an LEDmit unterschiedlichsten Lichtfarben undLichtmengen werden in Lampen verbaut,die billig auf den Markt kommen und derjungen LED-Technik ein schlechtes Imageverschaffen (Abbildung 72).Linse70°CKühlkörper40°CLED-LampeLebensdauerAls Vorteil von LED wird meist die langeLebensdauer erwähnt, welche die LEDzum heutigen Zeitpunkt erst konkurrenzfähigmacht. Die Lebensdauer ist somit einSchlüsselkriterium – aber auch eine Herausforderungbeim Design und der Konstruktioneiner LED-Lampe oder Leuchte.Zwar erreichen die heutigen LED-Moduleeine typische Lebensdauer von 30 000 bis50 000 Stunden, allerdings nur wenn dasTemperaturmanagement stimmt und dasnötige Betriebsgerät ebenfalls aus entsprechendguten Komponenten aufgebaut ist.Wärmeabgabe und Lebensdauer gehörenbei LED zusammen; übersteigt die Chip-Temperatur eine bestimmte Grenze (z. B.80 °C, je nach Typ), geht die Lebensdauerstark zurück. Lebensdauerrückgang heisstbei den Leuchtdioden eine kontinuierlicheAbnahme der Lichtabgabe; in der Regelbedeutet 50 000 Stunden Lebensdauer einenRückgang der Lichtmenge um 30 %.Bei überhitzten LED sinkt die Lichtmengesehr rasch ab oder es führt zur totalen Zerstörungder Lampe.Damit die LED-Lampe nicht überhitzt wird,braucht sie einen Kühlkörper. Dieser mussdie Wärme, die auf der Rückseite desChips entsteht, abführen – auf der Vorderseite,im Lichtstrahl,entsteht keine Wärme!Der Chip eines 1-Watt-Power-LED hat eineFläche von ca. 1 mm²; diese kleine Flächewird 80 °C und heisser. Um die Wärme abzuführen,ist eine Kühlfläche vom mehrerenQuadratzentimetern notwendig. Manerkennt schnell, dass eine LED-Lampe mit5 Watt, 10 Watt oder 30 Watt eine grösseremetallene Fläche braucht, damit derChip nicht überhitzt wird. Wenn Leuchtdiodendirekt in einer Leuchte integriertsind, ist der metallene Leuchtenkörperideal zur Abführung dieser Wärme. Beikompakten Spotlampen oder Retrofit-Lampen müssen dafür eigentliche Kühlrippenvorgesehen werden.Neben der Wärmeabgabe ist auch dieQualität des Betriebsgerätes wesentlich füreine lange Lebensdauer. Sehr kleine Betriebsgeräte(in kleinen Lampen) sindgrundsätzlich anfälliger auf Defekt als grössere.Letztlich kommt es aber auf die einzelnenBauteile und deren Verarbeitungan. Von aussen sieht man einer Lampenicht an, ob das Betriebsgerät gut ist, manist also auf die Vertrauenswürdigkeit desAnbieters bzw. der Marke des Produktesangewiesen (Abbildung 73).FarbwiedergabeDie Beurteilung der Licht- und Farbqualitätvon Lichtquellen richtet sich nach den KriterienFarbspektrum, Farbtemperatur, Farbraumund Farbwiedergabeindex.Während die Aspekte der Lichtfarbe beider Glühlampentechnik physikalisch bedingtund nur wenig beeinflussbar und beiLeuchtstofflampen zwar variabel, aber klarstandardisiert sind, besteht bei LED ein unüberschaubaresAngebot. Jede LED-Lampegibt ein anderes Licht ab, sei es in Bezugauf Lichtfarbe, Farbtemperatur oder Farbspektrum.Dies macht einen Austausch einerdefekten Lampe zu einer Herausforderung,sofern ein einheitliches (weisses!)Licht gewünscht ist und keine Christbaumbeleuchtung.Den Farbaspekten kommtdeshalb bei der Anwendung von LED einezentrale Bedeutung zu.1mm

77Energieeffiziente BeleuchtungFarbspektrumDie verschiedenen Lichtquellen, denen derMensch ausgesetzt ist, haben unterschiedlicheFarbzusammensetzungen. Zwar sinddiese Kombinationen als weisses Lichtwahrnehmbar, allerdings mit grossen Differenzen.Wenn man die Lichtquellen miteinem Farbspektrometer analysiert, werdendiese Unterschiede evident. In den inden Abbildung 74 bis Abbildung 78 dargestelltenFarbspektren ist die V-Lambda-Kurve überlagert, welche die Empfindlichkeitdes menschlichen Auges auf die verschiedenenFarbtöne aufzeigt.] Tageslicht hat ein lückenloses Farbspektrum;alle Farben von blau über grün, gelbund rot sind vorhanden. Der Blauanteil dominiert(Abbildung 74).] Glühlampenlicht ist quasi das Gegenteilvon Tageslicht; es hat zwar auch ein lückenlosesFarbspektrum, es dominiert aberder Rotanteil im Licht (Abbildung 75).] Das Licht von Sparlampen (und allen anderenEntladungslampen) hat ein lückenhaftesFarbspektrum. Die Grundfarbensind zwar vorhanden, verschiedene Zwischentöneaber schwach oder gar nichtsichtbar. Für professionelle Anwendungengibt es auch Leuchtstofflampen, derenSpektrum nur kleine Lücken ausweist.Diese Lampen sind am besseren Farbwiedergabeindexvon 90 statt 80 bei normalenSparlampen zu erkennen (Abbildung 76).] LED-Licht ist besser als Sparlampenlicht,das Spektrum ist vollständig. ZwischenBlau und Grün haben jedoch alle LED-Lampenein «Loch im Spektrum»; dieses rührtvon der Transformation der blauen LEDmittels Leuchtstoffen ins sichtbare weisseLicht. Je kleiner dieses Loch ist, desto besserist die Farbwiedergabe der LED-Lampe(Abbildung 77 und Abbildung 78).] Auf der Sonnenoberfläche herrscht eineTemperatur von rund 6500 Kelvin. Mannennt diese Farbtemperatur also Tageslichtweiss.] Bei LED und Leuchtstofflampen könnenverschiedene Farbtemperaturen gewähltwerden, welche durch Beschichtung mitunterschiedlichen Leuchtstoffen erreichtwird; mit der tatsächlichen Temperatur wiebei den Temperaturstrahlern hat die Farbtemperaturbei solchen Lampen aber nichtszu tun. In öffentlichen Gebäuden werdenoft neutralweisse Lampen mit 4000 Kelvineingesetzt.] Während die Farbtemperaturen beiLeuchtstofflampen standardisiert sind(2700 K, 3000 K, 4000 K und 6500 K), sindbei LED fast alle Farben zwischen 2500 und6500 Kelvin erhältlich. Eine Standardisierungwie bei den Leuchtstofflampen fehltnoch.Abbildung 74:Farbspektrum vonTageslichtAbbildung 75:Farbspektrum einerGlühlampeTageslicht400 nm 500 nm 600 nm 700 nmGlühlampeAugen EmpfindlichkeitAugen EmpfindlichkeitFarbtemperaturDie Farbtemperatur gibt den «Weissegrad»einer Lichtquelle an. Dieser wird inKelvin quantifiziert. (0 Kelvin = – 273 °C).] Der Wolframdraht einer Glühlampe wirdauf 2700 Kelvin (also 2427 °C) aufgeheiztund gibt dadurch sein typisches warmweissesLicht ab.400 nm 500 nm 600 nm 700 nm

78LED – Licht emittierende DiodenSparlampeDie Farbtemperatur ist kein Qualitätsmerkmaleiner Lichtquelle. Im Volksempfindenwird kaltes Licht oft als schlechtes Licht interpretiert,obwohl die Farbtemperatur einesLeuchtmittels mit dessen Farbwiedergabeeigenschaftnichts zu tun hat. DerGrund liegt bei der subjektiven Wahrnehmung:Das sehr kalte Licht der Sonne wirdAugen Empfindlichkeit400 nm 500 nm 600 nm 700 nmLEDbei einer enormen Helligkeit abgegeben;dieselbe Farbtemperatur bei Zimmerhelligkeitempfinden aber vor allem Menschenin nördlichen Länder als unangenehm. Insüdlichen Ländern geben z. B. tageslichtweisseSparlampen kein Anlass zu Reklamationen.Warmes Licht entspricht derFarbe des Feuers; es wird vor allem vonMenschen in kälteren Regionen der Erdeals angenehm wohlig empfunden.Mit einer interessanten Methode stellt dieamerikanische LED-Firma Cree sicher, dassauch warmweisse LED-Lampen eine hoheEffizienz und einen hohen Farbwiedergabeindex(über 90) haben und gleichzeitigeine genau definierte und stabile Farbtemperatur.Cree nimmt tageslichtweisse LEDund mischt sie in einer Mischkammer mitroten LED zur gewünschten Farbtemperatur.Die unterschiedlichen Farbveränderungender zwei LED-Farbtypen mit dem Alterwerden über einen Sensor erfasst undüber die eingebaute Elektronik ausgeglichen.Auf diese Weise wird sichergestellt,dass jederzeit eine neue Leuchte mit derexakt gleichen Lichtfarbe zugebaut werdenkann. Ein zentrales Problem der LED-Technik mit den vielen Farbnuancen in denWeisstönen wird so elegant gelöst.Abbildung 76: Farbspektrumeiner normalenSparlampeAugen Empfindlichkeit400 nm 500 nm 600 nm 700 nmLEDAugen Empfindlichkeit400 nm 500 nm 600 nm 700 nmFarbraumDer Farbraum umfasst alle mit demmenschlichen Auge sichtbaren Farben desCIE-Normfarbsystem; dieses wurde vonder Internationalen Beleuchtungskommission(CIE – Commission internationale del’éclairage) definiert, um eine Relation zwischender menschlichen Farbwahrnehmung(Farbe) und den physikalischen Ursachendes Farbreizes (Farbvalenz) herzustellen.Effektiv handelt es sich um einen dreidimensionalenRaum nach Rösch aus demJahre 1928. In der Fläche lassen sich nurzwei Dimensionen darstellen (Abbildung79). Alle technisch realisierbaren Farbreize,sowohl Lichtfarben als auch Körperfarben,liegen innerhalb der parabelartigen Farbfläche.Das Farbdreieck wird wegen seinerForm auch «Schuhsohle» oder «Hufeisen»genannt. Abhängig von der Beleuchtungssituationkann sich der Farbraum überallAbbildung 77:Farbspektrum einerguten LED-Lampe(CRI = 90)Abbildung 78:Farbspektum einerschlechten LED-Lampe (niedrigerCRI)

79Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 79:Farbdreieck (Schuhsohle)mit den fürdas Auge sichtbarenFarben. Vergleicheauch Abbildung79Abbildung 80:Testfarben des Farbwiedergabeindexes(nach DIN 6169)innerhalb des Hufeisens befinden. Technischvon Bedeutung ist die Black-BodyKurve. Auf deren Verlauf sind die Farbenals Temperatur eines idealen Strahlers(schwarzer Körper) in Kelvin angegeben.Für jedes Lichtquelle kann ein Farbraum imxy-Koordinatensystem angegeben werden.Bei guten Leuchtmitteln liegt der Farbraumauf der Black-Body-Kurve z. B. bei x= 0,45 und y = 0,41 (Glühlampe).Farbwiedergabeindex (R a )Die Farbwiedergabe-Eigenschaft einerLichtquelle beschreibt die Qualität der Visualisierungvon Objektfarben und wird alsRA-Index bezeichnet. Zur Bewertung derFarbwiedergabe verwendet man acht ausgewählteungesättigte Farbtöne, vier gesättigteFarbtöne sowie ein speziellesBlattgrün und einen Farbton ähnlich demder menschlichen Haut. Die Farbwiedergabeunter der zu bewertenden Lichtquellewird für jedes dieser Farbmuster mitder beim Licht eines Temperaturstrahlersähnlichsten Farbtemperatur (also etwagleicher Lichtfarbe) verglichen. Derhöchste Wert von R a ergibt sich mit 100,wenn die betrachtete Lampe praktischnicht von der Bezugsquelle abweicht. Mitdieser Lampe beleuchtet, können alle Farbeneines Gegenstandes erkannt werdenund erscheinen einem Betrachter als «natürlich».Je mehr der FarbwiedergabeindexR a von 100 nach unten abweicht, um soschlechter werden Farben auf beleuchtetenGegenständen wiedergegeben.Als Farbwiedergabeindex R a einer Lichtquelle(oder CRI für Color Rendering Index)wird in der Regel der Mittelwert deracht ungesättigten Farben angegeben.Liegt der Wert über 80 spricht man voneiner guten Farbwiedergabe; über 90 voneiner sehr guten. Die gesättigten Farben,der Hautton und das Blattgrün werden oftnicht verwendet, wobei diese vor allem beiLED-Lampen eine wichtige Rolle spielen.Der Wert 9 (gesättigtes Rot) sagt bei LED-Lampen aus, wie halogenähnlich die LED-Lampe ist; mindestens das gesättigte Rotsollte also bei LED speziell geprüft werden.y0,80,70,60,50,40,30,2480 nm0,1R 1R 2520 nm380 nm6500 K540 nmSpektralfarblinieBlack-Body-Kurve«gutes weisses Licht»4000 K2500 KPurpurlinie580 nm0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7AltrosaSenfgelbR 9R 8 FliederviolettR 10R 3R 4R 5R 6R 7GelbgrünHellgrünTürkisblauHimmelblauAsterviolettR 11R 12R 13R 14600 nm620 nm780 nmRot gesättigtGelb gesättigtGrün gesättigtBlau gesättigtxRosa (Hautfarbe)Blattgrün

80LED – Licht emittierende Dioden4.4 Produkte und AnwendungenAbbildung 81:typische LED-ProdukteFür gewisse Anwendungen kann LED bereitsheute als erste Wahl bezeichnet werden.] Leseleuchten: Während eine Halogenlampeim Betrieb sehr heiss wird, bleibenLED-Leuchten handwarm; bei Leseleuchtenist zudem die kompakte Bauform derLED ein grosses Plus – auch im Vergleich zuLeuchten mit Sparlampen.] Pendelleuchten: Das brillante Licht eignetsich bestens als Ersatz für die beliebtenHalogenpendelleuchten über Esstischenund spart 80 % bis 90 % des Stromes ein.Die meisten Fachgeschäfte und Grossverteilerbieten bereits gute LED-Esstischleuchtenan.] Downlights: Deckeneinbauleuchten inWohn- und Geschäftshäusern sind eine attraktiveLED-Lösung: 50 % Energieeinsparunggegenüber Sparlampen oder gar80 % gegenüber Halogenlampen mit einerAmortisationszeit von nur 1 bis 2 Jahren.] Strahler: In Verkaufsläden ersetzen siebisherige Halogenmetalldampflampen. Vorallem der wärmefreie Lichtstrahl und dieniedrigen Unterhaltskosten, empfehlen dieStrahler als Alternative.] Lineare Leuchten: Für Korridore in Bautenmit hochwertiger Architektur eine optimaleErsatzlösung für Lichtbänder mitLeuchtstoffröhren. Damit lässt sich im Vergleichzu Leuchtstofflampen rund 50 %Energie einsparen.] Strassenleuchten: Dank dem gerichtetenLED-Licht kann neben der Energieeinsparungauch die unangenehme Blendungan den Fassaden der Wohnhäuser nebender Strasse eliminiert werden.] Retrofit-Lampen: Als Ersatz für herkömmlicheLeuchten sind LED-«Glüh»-Lampen und LED-«Halogen»-Spots erhältlich.Diese sind zwar sehr gut und deutlichbesser als Sparlampen; die Preise dieserLampen sind aber weniger attraktiv als beiLeuchten mit fest eingebauten LED.] Bedingt empfohlene Anwendungen:Grundbeleuchtung in Büros und Schulzimmern,Stehleuchten, Strahler für Hallenund Sportstätten.

81Energieeffiziente Beleuchtung4.5 LED-Lampen im TestEigentlich ist die LED-Technik prädestiniertfür integrale Lampen-Leuchten-Kombinationen.Wegen der langen Lebensdauerund der Notwendigkeit einer ausreichendenKühlung macht es Sinn, LED-Moduledirekt im Leuchtenkörper zu integrierenund auf einen Wechselmechanismus mitden weit verbreiteten Sockeln (E27, GU10,weitere) zu verzichten. Doch wie oft beieinem grundlegenden Technologiewandelkommen neue Produkte zuerst in Gestaltdes Bekannten auf den Markt: Die erstenAutos sahen aus wie Kutschen, die erstenComputer wie Schreibmaschinen und dieerste LED-Lampen wie Glühlampen.Ein Test im Auftrag der Konsumentensendung«Kassensturz» des Schweizer Fernsehenszeigte, dass gute Produkte verfügbarsind, die ausreichend Licht für den Ersatzeiner 60-Watt-Glühlampe erzeugenund damit eine echte Alternative zur ungeliebtenSparlampe bieten. Im Oktober2010 wurden 14 marktgängige LED-Lampenmit Gewinden E27 und E14 im staatlichenMesslabor METAS in Bern ausgemessenund deren Deklaration auf Vollständigkeitund Korrektheit überprüft. Die Kriteriensind:] Lichtmenge, elektrische Leistung undLichtausbeute] Farbtemperatur, Farbraum und Farbwiedergabeindex] Leistungsfaktor] Lichtverteilung (Vergleich zu Glühlampe)Im Januar 2011 wurden die Resultate inder Sendung «Kassensturz» des SchweizerFernsehens ausgestrahlt (Messresultat Abbildung85 und Tabelle 44).Kommentar zu den Messresultaten] Die gemessenen Leistungen der 12 Retrofit-LED-Lampenweichen zwischen–19 % und +12 % von den deklariertenNominalleistungen ab. Diese Unterschiedesind relativ gross; die Streuung bei Lampendes gleichen Bautyps dürfte ebenfalls grosssein. Das Phänomen der grossen Leistungsabweichungvom Nominalwert tritt im selbenMasse auch bei Sparlampen auf, währendbei Temperaturstrahlern (Glüh- undHalogenlampen) die Leistungen meist relativgut mit den deklarierten Standardwertenübereinstimmen.] Auch die Lichtströme weichen stark vonder Deklaration ab. Besonders stark bei derLED-Lampe von Paulmann, die 34 % wenigerLicht abgibt als dokumentiert. Aberauch die Lampe von Evenlight gibt deutlichweniger Licht ab als angegeben. BeideLampen stammen aus unbekannter Fabrikation.] Die Lichtausbeute ist das Verhältniszwischen Lichtstrom und Leistungsaufnahme.Den besten Wert weisst mit 94 Lumenpro Watt die Maiskolben-Lampe«Maslux» von Onlux aus. Dieser Wert kannals absoluter Bestwert betrachtet werdenund liegt deutlich über der Effizienz einerSparlampe (ca. 60 Lumen pro Watt). Alsgute Werte für LED-Lampen können Wertezwischen 50 bis 60 Lumen pro Watt betrachtetwerden (Stand Januar 2011). BeiLampen mit kleinen Leistungen kann auchein Wert um 40 lm/W als gut bewertetwerden. Bemerkenswert ist der Unterschiedzwischen der höchsten (Onlux: 94)und der niedrigsten (Paulmann: 34) Effizienzvon fast einem Faktor 3.] Häufig geschummelt wird bei der Angabeder äquivalenten Glühlampenleistung.Die Lampe «Evenlight» aus demOnline-Shop von VCS gibt vor, eine60-Watt-Glühlampe zu ersetzen, gibt aberde facto nur Licht einer 30-Watt-Glühlampeab. Ausser Philips machen alle Herstellerfalsche Angaben. Ein Grund dürftebei der Lichtverteilung liegen. Denn in Abstrahlrichtunggeben die Lampen häufigsehr viel mehr Licht ab als seitlich (mehr darüberim Abschnitt «Lichtverteilung»).] Eine glühlampenähnliche Farbtemperaturum 2700 Kelvin bei LED ist machbar,verringert aber die Effizienz der Lampen.Kälteres LED-weiss ist effizienter, aber auchweniger heikel bezüglich der subjektivenWahrnehmung. Warmweisse LED mit 2700Kelvin können «seichgelb» wirken, eineLED mit 3300 K ist viel weniger anfällig aufeinen unerwünschten Farbstich. Im Testkonnten aber erfreulicherweise auch die2700-Kelvin-Lampen durch gute Weisstöneüberzeugen.

82LED – Licht emittierende DiodenPhilips 12 W 806 Philips 7 W Philips 3 W Kerze Osram 12 W 810 Osram 8 WOsram 4 W Kerze Toshiba 5,5 W Paulmann 7 W Ledon 10 W Evenlight 5,5 WBarthelme 7 W Noser 3,5 W Led-Fox 12 W Maslux 8 W Glühbirne 60 WPhilips 12W 806Philips 7WPhilips 3W KerzeOsram 12W 810Osram 8WOsram 4W KerzeLeistung* W 12,8 6,7 3,3 13,5 7,6 4,0 5,2 5,7 9,4 5,7 6,0 2,9 12,5 6,8 60,0W 12,0 7,0 3,0 12,0 8,0 4,0 5,5 7,0 10,0 5,5 7,0 3,2 12,0 8,0% +7 – 4 +11 +12 – 5 +1 – 6 – 19 – 6 +4 – 14 – 10 +4 – 15Lichtstrom* lm 823 375 123 909 347 166 269 194 589 331 285 211 798 638 700lm 806 350 136 810 345 170 250 295 600 396 300 205 700% +2 +7 – 9 +12 +1 – 3 +8 – 34 – 2 – 16 – 5 +3 – 9Effizienz* lm/W 64 56 37 68 46 41 52 34 63 58 47 74 64 94 12lm/W 67 50 45 68 43 43 45 42 60 72 43 64 88% – 5 +12 – 18 +1 +7 – 4 +14 – 19 +5 – 19 +10 +16 +7entsprichtGlühlampe*Farbtemperatur*Toshiba 5,5WW 61 34 14 66 32 18 26 20 47 31 27 22 60 50 60W 60 32 15 60 40 25 60 60 40 100 75% +2 +5 – 7 +10 – 21 – 30 – 22 – 49 – 31 – 40 – 33K 2670 2703 2398 2722 3126 3082 2623 2516 2710 3415 3515 3295 3116 2873 2700K 2700 2700 2700 2700 3000 3000 2700 2500 2700 ww 3000 ww ww 2850% – 1 +0 – 11 +1 +4 +3 – 3 +1 +0 +17 +1Farbwiedergabe Ra 81 81 91 86 82 84 88 78 92 66 92 68 55 64 100R9 (intensives Rot) 14 32 77 66 19 25 51 – 10 86 – 21 88 – 22 – 89 – 54Leistungsfaktor 0,82 0,65 0,61 0,94 0,83 0,43 0,58 0,86 0,89 0,46 0,41 0,29 0,78 0,80 1,00Dimmung ja ja ja nein nein nein nein ja ja nein nein nein nein nein jaLichtanteilhinten % 14 6 0 0 0 2 0 2 2 0 0 2 4 0 16seitlich % 61 52 61 38 39 68 25 35 16 27 34 68 64 80 52vorn % 25 42 39 62 61 30 75 65 82 73 66 30 32 20 32* 1. Zeile: deklarierter Wert, 2. Zeile gemessener WertPaulmann 7WLedon 10WEvenlight 5,5WBarthelme 7WNoser 3,5WLed-Fox 12WMaslux8WGlühbirne 60W

83Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 82(links): Die 14 LEDund1 Glühlampendes Kassensturz-Tests.] Beim Farbwiedergabeindex R a gilt einWert von 80 als gut; die meisten verwendetenLeuchtstofflampen weisen einen R avon 80 auf. Glüh- und Halogenlampen zeigenden optimalen Wert von 100. Im LED-Test waren Lampen mit R a -Werten zwischen55 und 92 vertreten, also zwischenschlecht bis sehr gut. Auch wenn die Aussagekraftdes R a -Wertes in Fachkreisen immerwieder diskutiert wird, hilft er dennochals brauchbares Vergleichsmass zwischenden sehr stark differierenden Messwertenvon LED-Lampen. Für Experten gibt der R 9 -Wert für intensives Rot weitere Hinweisezur Farbwiedergabequalität: Die Werte imTest variieren zwischen –89 (!) und + 88.Ein hoher R a -Wert für Rot ist ein gutesy-Achse0,450,40,353500K10,11125613144Indiz,dass die LED-Lampe einer Glühlampeähnlich ist.] Der Leistungsfaktor gibt das Verhältniszwischen Wirkenergie und Scheinenergiean. Scheinleistung wird vom Elektrizitätswerkproduziert. Sie kann aber nicht verbrauchtwerden. Ein Leistungsfaktor von 1bedeutet, dass die Wirkleistung gleich derScheinleistung ist und keine Blindleistungfliesst. Die Lampen im Test weisen Leistungsfaktorenzwischen 0,29 und 0,89auf. Gemäss der Europäischen Richtlinie2005/32/EG für Haushaltslampen geltenfür LED-Lampen keine Anforderungen, fürSparlampen bis 25 Watt ein Wert von mindestens0,5, bei Lampen über 25 Watt mindestens0,9. Für LED-Lampen sollte einFarborte der 14 LED-Lampen1,7,982 32400KAbbildung 83:Farborte der 14 gemessenenLED-Retrofit-Lampen(Ausschnittaus demFarbdreieck)0,300,350,4 0,45 0,5 0,55x-AchxeAbbildung 84:Lichtverteilung vonausgewählten Retrofitlampen(Rot =LED, Blau = Glühlampe60 Watt)Osram 12W 810Glühbirne 60WPhilips 12W 806Glühbirne 60WMaslux 75 8WGlühbirne 60WTabelle 41 (links):Messresultate desLED-Tests

84LED – Licht emittierende DiodenWert von 0,9 angestrebt werden. Keine dergemessenen LED-Retrofit-Lampen erreichtdiesen Zielwert.LichtverteilungInteressant ist der Vergleich der Lichtverteilungender einzelnen LED-Lampen. Diemeisten LED-Glühlampenersatzproduktehaben eine von der Glühlampe deutlichabweichende Lichtverteilung (Abbildung83). Wird also eine LED-Lampe anstelle einerherkömmlichen Glühlampe in eineLeuchte eingeschraubt, so ist die Lichtwirkungin vielen Fällen völlig anders. Einetypische LED-Lampe, wie z. B. die Osram12 Watt, gibt den grössten Teil des Lichtsnach vorne ab; eingesetzt in einer Deckenpendelleuchteführt diese Lampe also zueiner Helligkeit am Boden, die ohne weitereseiner 100 Watt Glühlampe entspricht.Die Decke aber bleibt – im Vergleich zur 60Watt Glühlampe – im Dunkeln. Anders beider 12-Watt-LED-Lampe von Philips: ihreLichtverteilung entspricht praktisch derjenigeneiner normalen Glühlampe. DieLichtwirkung bleibt also nach dem Ersatzeiner Glühlampe praktisch identisch. Einendritten Typ bilden die Maiskolben-Lampen,die mit vielen LED auf einem Zylinder angeordnetsind: Sie strahlen praktisch nurseitlich ab, was am Beispiel der Deckenleuchtebedeutet, dass vor allem dieWände beleuchtet werden während Deckeund Boden düster bleiben.Richtig eingesetzt haben alle drei Variantenihre Berechtigung; hilfreich wäre eineAbstrahlcharakteristik. Die Angabe derLichtverteilung fehlt aber generell bei derDeklaration von Lampen.SchlussfolgerungDie LED-Lampe kombiniert die Vorteile derSparlampe (hohe Effizienz, lange Lebensdauer)mit den Vorteilen der Glüh- undHalogenlampe (Sofortstart, Dimmbarkeit,brillantes Licht). Der Test überrascht mitsehr guten Resultaten der besten Lampen,z. B. sehr hohe Energieeffizienz (bis 94 Lumenpro Watt) und sehr gute Farbwiedergabe(bis R a 92). Der Test zeigt aber auchProblembereiche: So gibt es weiterhin grosseQualitätsunterschiede bei vergleichbarenKaufpreisen, die Deklaration ist zu einemguten Teil unbefriedigend, was einendirekten Vergleich oft unmöglich macht.Die Kaufpreise für 12-Watt-LED-Lampenliegen derzeit noch bei rund 60 Franken,8-Watt-Varianten sind für weniger als 40Franken zu haben. Diese Preise sind imVergleich zu den etwa gleich effizientenSparlampen viel zu hoch. Trotzdem kannLED – insbesondere wenn der Mehrwertdurch die Vorteile gegenüber Sparlampenmitberücksichtigt wird – durchaus wirtschaftlichsein. In der Regel müssen aberheute Amortisationszeiten für LED-Lampenvon vier Jahren und mehr in Kauf genommenwerden. Die kurz- und mittelfristigePreisentwicklung der LED-Lampen istunklar; langfristig dürften die Preise abermarkant sinken und die Sparlampentechnologieweitgehend ersetzen.Technologischwird sich der Trend zu grösseren Leistungenwohl fortsetzen.FarborteIm Farbraum kann der Farbort und dieLichtfarbe einer Lichtquelle dargestellt werden.Je näher ein Farbort zur Black-Body-Kurve liegt, desto reiner ist der Weiss ton; jeweiter der Farbort von der Kurve entferntist, desto stärker ist ein Farbstich in Richtungblau, gelb, grün oder rot bemerkbar.Im Test lagen die Lampen 1, 6, 7, 8, 10 und11 auf der Black-Body-Kurve; die übrigenTypen wiesen leichte Farbstiche auf (Abbildung79 und Abbildung 82).

85Energieeffiziente Beleuchtung4.6 Qualitäts-Charta für LEDIn der EU wird der Energieverbrauch fürdie Beleuchtung im Haushaltsbereich aufrund 86 Mia. kWh pro Jahr geschätzt; bis2020 wird mit einem Wachstum auf 102Mia. kWh gerechnet. Da sich die LED-Techniksehr schnell entwickelt und die europäischenNormenschaffenden sehr schwerfälligarbeiten, hat eine Gruppe von weitsichtigenExperten eine europäische LED-Charta geschaffen, welche zwar nur freiwilligist, dafür aber im richtigen Momentdie richtigen Grundlagen schafft.EffizienzanforderungenDie Effizienzanforderungen unterscheidenvier Lampentypen:] Nicht gerichtetes Licht, Farbwiedergabeindexüber 80 (Abkürzung: CRI oder Ra)] Nicht gerichtetes Licht, Farbwiedergabeindexüber 90] Gerichtetes Licht (Spotlampen), Farbwiedergabeindexüber 80] Gerichtetes Licht (Spotlampen), Farbwiedergabeindexüber 90Die Anforderungen werden im Rhythmusder erwarteten technologischen Entwicklungverschärft (Abbildung 85).Qualitätsanforderungen an LED-Retrofitlampen] Lebensdauer: mindestens 15 000 Stunden] Vorzeitiger Ausfall nach 1000 Stunden:maximal 5 %] Startzeit: weniger als 0,5 Sekunden] Farbwiedergabeindex: mindestens 80] Farbtemperatur: minimal 2600 Kelvin,maximal 3500 Kelvin] Leistungsfaktor: mindestens 0,5] Flackern: kein Flackern, auch nicht ingedimmten Zustand] Blaulichtgefahr: Strahlungsklasse 0oder 1Blaulicht: Photochemische Netzhautgefährdung(Blaulichtgefahr): Auf die Netzhautdes Auges trifft nur Strahlung desWellenlängenbereiches 380 nm bis 1400nm. Länger dauernde Bestrahlung mitLicht im Wellenlängenbereich von 380 nmbis ca. 600 nm kann zur photochemischenSchädigung der Netzhaut führen. BlauesLicht ist aufgrund seines höheren Energiegehaltsgegenüber langwelligem Licht besondersbiologisch wirksam.Qualitätssicherung] Ersatzgarantie bei vorzeitigem Ausfallgegenüber Konsumenten: mindestens 2Jahre] Qualitätssicherungssystem der Herstellers(ISO 9002)SpotCRI 90SpotCRI 80ungerichtetCRI 90ungerichtetCRI 80201120122013201420154045505055555255606060656561650 10 20 30 40 50 60 70 80 90Lichtausbeute in Lumen pro Watt7070707580Abbildung 85:Anforderungen anLED-Retrofit-Lampennach der EU-Qualitäts-Charta(CRI: Farbwiedergabeindex)

86LED – Licht emittierende Dioden4.7 Irrtümer über LEDAuch zum Thema LED sind immer HalboderUnwahrheiten. zu hören. Einige Beispiele:] Behauptung 1: Die LED-Technik ist eineErfindung des 21. Jahrhunderts.Richtig ist: Die ersten LED kamen inden1960-er Jahren auf den Markt. Sie warenrot, wenig effizient und wurden beispielsweisein Digitaluhren eingesetzt. Erst40 Jahre später gelang es, auch weisse LEDherzustellen.] Behauptung 2: LED erzeugen 90 %Licht, es entsteht keine Abwärme.Richtig ist: Weisse Leuchtdioden könnenaktuell 20 % bis 30 % des Stroms in Lichtumwandeln, der Rest ist Wärme. Dieseentsteht aber auf der Rückseite der leuchtendenLED-Fläche, deshalb ist der Lichtstrahlselber frei von Wärme.] Behauptung 3: LED sind effizienter alsLeuchtstoffröhren.Richtig ist: Die aktuelle Systemeffizienzvon Leuchtdioden liegt zwischen 50 und80 Lumen pro Watt). Die besten Leuchtstoffröhrenweisen eine Lichtausbeute vonrund 100 Lumen pro Watt auf. LED könnenaufgrund ihres stark gerichteten Lichtespunktuell sehr hohe Lichtstärken erzeugen.Lichtstärke und Lichtmenge sindjedoch nicht gleichzusetzen: Der Wasserstrahleines Gartenschlauches kann bei engerDüse sehr weit spritzen, auch mit geringerWassermenge.] Behauptung 4: LED erzeugen kaltes,schlechtes Licht.Richtig ist: Das Qualitätsspektrum derLED-Technik ist riesig. Die besten LED habeneine Lichtqualität, die mit Halogenlichtvergleichbar ist. Diese LED sind nochziemlich teuer und der Betrachter kann siein der Praxis oft gar nicht als LED identifizieren.Kaltes und minderwertiges LED-Licht kennen wir insbesondere von Taschenlampenund Velolampen.] Behauptung 5: Die Lebensdauer vonLED ist fast unbegrenzt.Richtig ist: Eine lange Lebensdauer(20 000 bis 50 000 Stunden) weisen LEDnur bei hochwertiger Verarbeitung auf.Dazu gehört ein gutes Netzgerät (Stromwandlervon 230 Volt Netzspannung zuniedervoltiger Gleichspannung) und eineKonstruktion, welche die WärmeabgabeAbbildung 86:LED gibt es schonseit 50 Jahren

87Energieeffiziente Beleuchtungdes LED-Chips sicherstellt. Der Lampenkörpersollte metallen sein und im Betriebnicht heiss (nur handwarm) werden.] Behauptung 6: Weisse LED sind einerot-grün-blaue Lichtmischung (RGB).Richtig ist: Weisses LED-Licht lässt sichdurch Mischung der Grundfarben erzeugen.Allerdings ist die Lichtqualität danngering, weil wichtige Anteile im Farbspektrumfehlen. Gute weisse LED sind eineKombination einer blauen LED mit einerspeziellen Leuchtstoffbeschichtung, ähnlichwie bei Sparlampen.] Behauptung 7: LED-Beleuchtung istheute nicht wirtschaftlich.Richtig ist: Es hängt sehr von der Anwendungab. Eine LED-Installation in einemRestaurant, Verkaufsladen oder Hotel mitrund 4000 Betriebsstunden pro Jahr amortisiertsich heute in etwa zwei bis vier Jahren(bei einer Lebensdauer von 10 Jahren).Retrofit-Lampen (LED in Glüh- oder Halogenlampenform)für Haushaltanwendungensind zurzeit nicht wirtschaftlich.] Behauptung 8: LED-Lampen lassen sichnicht dimmen.Richtig ist: Im Gegensatz zu Glühlampenlassen sich nur LED-Lampen dimmen, diedafür geeignet sind. Da die meisten imHandel angebotenen Dimmer nur für Lampenab 20 Watt einsetzbar sind, könnenselbst dimmbare LED-Lampen (mit typischenLeistungen von 4 Watt bis 20 Watt)nur gedimmt werden, wenn mehrere zusammenbetrieben werden.] Behauptung 9: LED erzeugen Elektrosmogwie Sparlampen.Richtig ist: LED benötigen ein Vorschaltgerät,ähnlich wie Sparlampen. Im Gegensatzzu Sparlampen benötigen Leuchtdiodenaber (fast) strahlungsfreien Gleichstrom,die Sparlampe hochfrequentenWechselstrom. Messungen der ETH Zürichbelegen, dass LED-Lampen so strahlungsarmsind wie Glühlampen.] Behauptung 10: Die Herstellungsenergievon LED ist sehr hoch.Richtig ist: Die Herstellungsenergie vonLED beträgt weniger als 5 % der Betriebsenergiewährend der Lebensdauer. DerAusschuss bei der Fabrikation ist sehr gering:Über 90 % der produzierten LED-Chips kommen zum Einsatz; in diesergrossen Ausnutzungsrate liegt auch derGrund für die grossen Qualitätsunterschiededer verkauften Ware.] Behauptung 11: Das LED-Weiss ist vonLampe zu Lampe verschieden.Richtig ist: Die Lichtfarben sind bei LEDnoch nicht standardisiert; es wird jede beliebige(weisse) Lichtfarbe angeboten. Beiexklusiven LED-Lampen kann man die gewünschteLichtfarbe präzise einstellen undbei Bedarf auch verändern. Das Problemder unterschiedlichsten Weisstöne dürftein naher Zukunft gelöst werden.] Behauptung 12: Defekte LED kann manin den Hausmüll werfen.Richtig ist: LED-Lampen enthalten elektronischeBauteile. Am Ende Ihrer (hoffentlich)langen Lebensdauer müssen sie wieder übrige Elektroschrott (Computer, Radio,Bügeleisen etc.) fachgerecht entsorgtwerden. Im Gegensatz zu Sparlampen enthaltenLED aber kein giftiges Quecksilber.] Behauptung 13: Die Energieeffizienzder LED wird noch stark steigen.Richtig ist: Zwischen 2000 und 2010 hatsich die Energieeffizienz der Leuchtdiodenetwa verzehnfacht. In den nächsten 10Jahren scheint eine Verdoppelung realistisch.Dann stösst man für hochwertigesweisses Licht an die physikalischen Grenzen.Für farbiges LED-Licht sind die Steigerungspotenzialegrösser.] Behauptung 14: Die Zukunft gehörtden organischen LED (OLED).Richtig ist: Mit organischen LED lassensich leuchtende Flächen erzeugen. DieOLED-Technik steckt aber noch in den Kinderschuhen:Heute können erst OLED voneinigen Quadratzentimetern Fläche hergestelltwerden. Von der oft gehörten Vision,ganze Decken und Wände mit leuchtendenOLED zu tapezieren, ist die Industrienoch weit entfernt.] Behauptung 15: Die TV-Industrie istweiter als die Beleuchtungsindustrie.Richtig ist: Vom Gesamtmarkt an LEDwerden derzeit 50 % für TV-Geräte (Backlighting)und nur 15 % für die Beleuchtungverwendet. Langfristig wird sich diesesVerhältnis jedoch umkehren.

89Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 5Leuchten5.1 Profi- und WohnleuchtenDie Begriffe «Lampe» und «Leuchte» werdenhäufig verwechselt. Effektiv entsprichtdie Lampe dem Leuchtmittel und mitLeuchte ist der Schirm über oder um dasLeuchtmittel gemeint. Der Leuchtenmarktumfasst den professionellen Markt, den«Heimmarkt» und einen kleinen Markt fürDesignerleuchten.] Professionelle Leuchten sind vor allemfür Bauten und Anlagen der Dienstleistungund der Industrie bestimmt. Die Leuchtenwerden zum grössten Teil in Europa produziert.Auch in der Schweiz gibt es zahlreicheFirmen, die solche Leuchten entwickelnund herstellen, z. B. Baltensweiler, Belux,Fluora, Huco, Kaspar Moos, Licht + Raum,Mabalux, Neuco, Küttel, Prolux, Regent,Ribag und Tulux. Die professionellen Leuchtensind nach lichttechnischen Grundsätzenberechnet, konstruiert und in einemLichtlabor ausgemessen. Sie werden nurüber den Fachhandel oder über Planer undInstallateure vertrieben. Da professionelleLeuchten meist in grösseren Stückzahlenverkauft werden, sind sie im Endpreis mitdurchschnittlich 200 Fr. pro Leuchte wenigerteuer als man aufgrund der Produktionsstandortein Europa vermuten könnte.In der Schweiz werden jährlich ca. 2 Millionenneue professionelle Leuchten verkauftund installiert.] Heimleuchten werden im Gegensatz zuden professionellen Leuchten meist inFernost produziert und überwiegend vonGrossverteilern importiert und vertrieben.Die Leuchten werden in der Regel nichtnach lichttechnischen Kriterien entwickelt,sondern als gefällige Objekte gestaltet.Heimleuchten werden meistens nicht ausgemessen,ihre Energieeffizienz ist eherzufällig, abgesehen vom Leuchtmittel,meist eine schraub- oder steckbare Halogenlampeoder Sparlampe. Da die Energieeffizienzvon Leuchten auch in der privatenWohnung von Bedeutung ist, hat die Fach-Abbildung 87:StromsparendeWohnleuchten vonstockwerk3 (www.stockwerk3.ch)

90LeuchtenAbbildung 88:StromsparendeWohnleuchten vonBaltensweiler(www.baltensweiler.ch)

91Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 90(oben): StromsparendeWohnleuchtenvon Philips, erhältlichbei Coop-Lumimart und Bau& HobbyAbbildung 89 (linkeSpalte): StromsparendeWohnleuchtenvon Belux(www.belux.ch)Abbildung 91:StromsparendeWohnleuchte vonHellinge(www.hellinge.ch)

92Leuchtenhochschule Chur ein einfaches Messlaboraufgebaut, in welchem Heimleuchten ausgemessenwerden. Die Grossverteiler Migrosund Coop nutzen dieses Angebot.Heimleuchten sind grösstenteils billig verarbeitet,da sie aber als Einzelprodukte andie Konsumenten verkauft werden, sinddie Preise mit 50 Fr. bis über 500 Fr. nichtviel tiefer als für professionelle Leuchten.] Designerleuchten machen einen kleinenNischenmarkt aus. Sie werden professionellkonzipiert und eignen sich für Wohnungensowie für repräsentative Räume inHotels, Banken und Verwaltungen. Designerleuchtensind mit Preisen von über 500Fr. teurer als Grossserienleuchten; sie sindim Möbel- und Elektrofachhandel erhältlich.Wichtige Hersteller von Schweizer Designerleuchtensind, neben anderen, Baltensweiler,Belux, Hellinge, stockwerk3oder Neue Werkstatt.5.2 Typologie der LeuchtenProfessionelle Leuchten sind nach lichttechnischenKriterien ausgemessen undsomit beurteilbar. Die primäre Aufgabe derLeuchte ist die Lichtlenkung. Zudemschirmt die Leuchte Raumabschnitte gezieltvon der Beleuchtung ab. Vielfach istdamit ein Blendschutz (Entblendung) verbunden.Diese Fokussierung von Lichtstrahlenkann mit unterschiedlichen Mitteln– effizient oder ineffizient – erfolgen.Die häufigsten Konstruktionen zur Lich-150° 180° 150°120°120°90°90°60°5010015020060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 92:Deckenanbauleuchte] Name: Spinaquick] Hersteller: Ribag] Typ: FL-Röhre T16] Lampen: 1-mal 28 W] Leistung: 34 W] Lichtstrom: 2834 lm] Effizienz: 83 lm/W] Direktlicht: 71 %] Minergie: Ri-0011150° 180° 150°120°120°90°90°60°12525037550060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 93:Deckeneinbauleuchte] Name: Nova] Hersteller: Tulux] Typ: Röhre T16] Lampen: 2-mal 35 W] Leistung: 80 W] Lichtstrom: 5940 lm] Effizienz: 74 lm/W] Direktlicht: 100 %] Minergie: Tu-0002

93Energieeffiziente Beleuchtung150° 180° 150°120°120°90°90°60°15030045060060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 94:Downlight] Name: Panos] Hersteller: Zumtobel] Typ: LED] Lampen: LED] Leistung: 36 W] Lichtstrom: 2857 lm] Effizienz: 77 lm/W] Direktlicht: 100 %] Minergie: Zu-0145150° 180° 150°120°120°90°90°60°65013001950260060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 95:Strahler] Name: Poco] Hersteller: Regent] Typ: Metalldampf] Lampen: 1-mal 70 W] Leistung: 79 W] Lichtstrom: 4900 lm] Effizienz: 77 lm/W] Direktlicht: 100 %] Minergie: Re-0033150° 180° 150°120°120°90°90°60°7515022530060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 96:Stehleuchte] Name: Ecolit] Hersteller: Baltensweiler] Typ: Kompakt FLTC-L] Lampen: 2-mal 55 W] Leistung: 108 W] Lichtstrom: 8160 lm] Effizienz: 76 lm/W] Direktlicht: 21 %] Minergie: Ba-0001

94Leuchten150° 180° 150°120°120°90°90°60°7515022530060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 97:Pendelleuchte] Name: Tycoon] Hersteller: Waldmann] Typ: FL-Röhre T16] Lampen: 2-mal 28 W] Leistung: 61 W] Lichtstrom: 5148 lm] Effizienz: 84 lm/W] Direktlicht: 37 %] Minergie: Wa-0001150° 180° 150°120°120°90°90°60°5010015020060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 98:Wandleuchte] Name: Vanera] Hersteller: Derungs] Typ: FL-Röhre T16] Lampen: 2-mal 28 W] Leistung: 61 W] Lichtstrom: 4732 lm] Effizienz: 78 lm/W] Direktlicht: 50 %] Minergie: De-0005150° 180° 150°120°120°90°90°60°5010015020060°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270Abbildung 99:Tischleuchte] Name: Scope] Hersteller: Belux] Typ: Kompakt FLTC-T] Lampen: 1-mal 13 W] Leistung: 14 W] Lichtstrom: 837 lm] Effizienz: 60 lm/W] Direktlicht: 73 %] Minergie: Be-0011

95Energieeffiziente Beleuchtungtlenkung sind Mattglasscheiben, Kunststoffprismensowie verspiegelte odermatte Metallreflektoren. Mit der Lichtverteilkurve(LVK) wird die Abstrahlcharakteristikder Leuchten beschrieben, wobei jeweilsdie Längs- und die Querrichtunggrafisch abgebildet wird. Gemäss der Online-Leuchtendatenbankder Firma Relux(www.relux.com) sind etwa 250 000 verschiedeneLeuchten am europäischenMarkt erhältlich. Die für Innenräume amhäufigsten verwendeten Typen lassen sichacht Kategorien zuordnen: Deckenanbauleuchten,Deckeneinbauleuchten, Downlights,Pendelleuchten, Stehleuchten,Strahler, Tischleuchten und Wandleuchten.In Abbildung 92 bis Abbildung 99sind effiziente Beispiele aus der Liste dernach Minergie zertifizierten Leuchten(www.toplicht.ch) der acht Leuchtenkategorien,die Lichtverteilkurve und die wichtigstenKennwerte dargestellt.Achse. Der Fotometerkopf ist fest und siehtdie Quelle über einen Drehspiegel, der sichum eine horizontale Achse dreht. Vorteil:sehr präzise Messmethode, auch bei starktemperatur- und lageabhängigen Lampentypen.Nachteil: aufwändige Mechanik,hohe Anforderungen an die Qualität desSpiegels und hohe Kosten. Beispiel: MetasBern (Abbildung 101).] Fotogoniometer mit beweglichemSensor: Die Lichtquelle dreht sich um dievertikale Achse, der Fotometerkopf bewegtsich um eine horizontale Achse mitdem Messobjekt. Vorteil: sehr präziseMessmethode, auch bei stark temperaturundlageabhängigen Lampentypen. Nach-5.3 Messen von LeuchtenDie professionelle Messung der Lichtverteilungvon Leuchten wird in einem Fotogoniometervorgenommen. Die Funktionsweisedes Goniometers ist in Abschnitt 3.5beschrieben. Weil Leuchten aber deutlichgrösser sind als Lampen und die Messung,vor allem von Leuchtstofflampen, enormdiffizil ist, kommen für genaue Messungensehr aufwändige und teure Messvorrichtungenzur Anwendung. Es sind drei Typenvon Fotogoniometern im Einsatz:] Drehspiegel-Fotogoniometer: DieLicht quelle dreht sich um die vertikaleHöhe: 25 MeterFotosensorLeuchteMessingenieurAbbildung 100:Prinzip eines FotogoniometersmitBewegung des Fotometerkopfes(Zumtobel, Dornbirn)Schwarzer RaumDrehspiegel (ca. 2.5 Meter)Messleuchteca. 25 MeterPhotometerDrehspiegel GoniophotometerAbbildung 101:Prinzip des Drehspiegel-Fotogoniometers(Metas Bern)

96LeuchtenTabelle 42:Messwerte einesGoniometers, gespeichertin einerEulum-Datei, Wertein cd/1000 lmteil: hoher Platzbedarf aufgrund dergrossen Distanz zwischen Sensor und Objekt(bei Innenraumleuchten 10 m bis 15m) und hohe Kosten. Beispiel: Zumtobel,Dornbirn (Abbildung 100).] Nahfeld-Fotogoniometer: Im Prinzipanalog der Bewegung des Fotometerkopfesim Gerät mit beweglichem Sensor. Stattdes Fotometers wird eine Digitalkameraeingesetzt. Die LVK wird aus den einzelnenBildpunkten und der Geometrie des Raumeserrechnet. Vorteil: präzise Messmethodeund geringer Platzbedarf. Nachteil:hoher Kalibrieraufwand und relativ hoheKosten. Beispiel: Regent BaselMit dem Fotometerkopf werden bei allendrei Typen die Lichtstärken der Leuchten inalle Himmelsrichtungen gemessen und ineinem Messprotokoll (normiert auf eineLichtmenge von 1000 Lumen) aufgelistet.Typischerweise werden 912 Messpunkte(24 Schritte zu 15° in horizontaler Ebeneund 37 Schritte zu 5° von oben nach unten)erfasst und in einer Eulum-Datei abgelegt.Für die Verarbeitung in Simulationsprogrammen(Relux oder Dialux) wirddas Suffix *.ldt verwendet. Die Eulum-Dateistellt die 3-dimensionale Lichtverteilkurvedar und ist der individuelle «Fingerabdruck»einer Leuchte. Vergleiche dazudie Beispiele in Abschnitt 5.2: Typologieder Leuchten (Abbildung 92 bis Abbildung99).Für die fotometrischen Messungen geltenhohe Anforderungen, auch an die Raumtemperatur.In der Norm SN EN 13032(Messung und Darstellung von fotometri-0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 105° 120° 135° 150° 165° 180° 195° 210° 225° 240° 255° 270° 285° 300° 315° 330° 345°0° 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 122 1225° 121 121 121 121 122 122 122 122 122 122 123 123 123 123 123 123 122 122 122 122 121 121 121 12110° 121 121 120 119 120 120 120 120 121 123 124 124 124 124 124 123 122 120 120 119 119 119 120 12015° 119 119 119 118 116 115 116 117 119 120 122 121 121 121 121 120 119 116 115 115 115 118 119 11920° 112 113 114 113 112 109 110 111 114 115 116 116 115 116 116 115 114 111 110 108 111 113 114 11325° 102 103 103 104 105 102 103 105 107 108 107 107 107 107 106 107 107 104 102 101 105 104 103 10330° 86 88 90 92 96 94 94 97 98 96 96 94 93 94 96 96 97 95 93 93 95 92 90 8835° 75 75 74 78 83 85 84 86 86 84 81 81 81 81 80 83 86 85 83 84 82 78 74 7540° 61 62 60 62 68 73 72 75 71 67 65 65 66 65 64 66 70 73 70 71 66 61 60 6245° 22 29 34 41 41 45 42 48 46 47 41 41 40 40 41 46 45 45 39 43 39 40 34 2850° 2 2 5 9 8 5 5 6 11 13 10 5 4 5 10 12 10 6 4 5 8 9 5 255° 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 060° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 065° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 070° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 075° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 080° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 085° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 090° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 095° 3 4 5 6 5 6 4 5 4 5 3 2 2 2 3 5 4 5 3 5 5 6 5 4100° 17 17 18 20 21 19 14 18 20 18 16 15 15 15 16 18 19 18 12 18 20 20 17 17105° 37 38 38 39 38 35 29 34 37 38 36 35 34 35 36 38 36 33 27 34 38 39 38 38110° 58 59 58 58 58 55 48 54 56 56 58 57 56 58 58 56 56 52 46 53 57 58 58 59115° 78 79 79 79 77 79 68 77 75 75 76 76 77 77 76 76 75 75 66 77 76 79 79 79120° 99 99 100 100 97 99 89 98 95 97 95 95 95 96 97 98 95 96 87 97 97 100 100 100125° 122 123 122 119 122 119 110 118 118 115 117 118 117 119 118 117 118 116 109 117 121 119 121 123130° 142 142 140 140 148 139 131 138 144 136 136 137 137 138 136 137 143 136 130 137 147 141 140 143135° 159 160 160 165 168 159 150 158 165 160 155 155 154 156 156 161 164 157 150 158 167 165 160 160140° 180 181 184 190 182 179 169 178 181 184 179 175 174 176 179 185 181 177 169 178 182 190 187 182145° 203 205 209 206 196 196 186 195 195 202 202 198 196 199 202 203 195 194 186 196 196 207 208 205150° 225 225 223 216 210 211 201 209 208 214 218 219 218 220 219 215 210 209 202 212 210 217 223 226155° 235 234 229 225 225 223 214 220 223 224 227 231 231 232 228 225 224 220 216 224 226 226 229 234160° 238 238 236 237 237 232 225 229 235 235 234 236 236 237 235 236 236 230 227 234 238 238 236 238165° 245 246 247 247 245 239 234 237 241 245 244 244 243 245 245 246 242 237 236 241 246 247 246 246170° 253 253 253 251 247 244 241 243 244 247 250 251 251 252 250 248 245 243 242 245 249 252 253 253175° 252 252 250 249 248 247 245 246 246 247 247 248 248 248 247 247 247 246 246 247 248 249 251 252180° 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247 247

97Energieeffiziente Beleuchtungschen Daten von Lampen und Leuchten)sind die Bedingungen genau beschrieben.Neben den fotometrischen Daten werdenunter anderem elektrische Werte, Farbwiedergabeund Dimensionen gemessenund in der Eulum-Datei abgelegt.5.4 Minergie-LeuchtenMinergie-Leuchten zeichnen sich durchhohe Qualität und gute Energieeffizienzaus. Nur Leuchten, die von der zuständigenStelle zertifiziert wurden, dürfen alsMinergie-Leuchten bezeichnet werden.Das Label Minergie ist markenrechtlich geschützt.Die Schweizerische Agentur fürEnergieeffizienz S.A.F.E. ist die einzige autorisierteZertifizierungsstelle. DamitLeuchten zertifiziert werden können, mussder Hersteller über ein ausgewiesenesQualitätssicherungssystem (ISO 9000 odervergleichbar) verfügen. Alle Leuchtenmüssen in einem akkreditierten Messlabor(nach EN ISO/IEC 17025) nach genau vorgegebenenRichtlinien (nach EN 13032)ausgemessen und dokumentiert werden.Nur von der Labelkommission für Minergie-Leuchtenzugelassene Hersteller könnenLeuchten zertifizieren lassen.Leuchten-Effizienz-Faktor LEFAls Energieeffizienz einer Leuchte wird dasProdukt der Wirkungsgrade von Leuchtmittel,Betriebsgerät und Leuchte definiert.Häufig wird der Effizienzwert einerLeuchte auch mit der Abkürzung «LEF»(Luminare Efficiency Factor) bezeichnet.Der Betriebswirkungsgrad der Leuchte(LOR = Light Output Ratio) beschreibt alsonur einen Teil der Effizienz einer Leuchte.Um Effizienzkriterien zu definieren, wurdeeine statistische Analyse der Leuchtendatenbankvon Relux durchgeführt. Für dieseAnalyse wurden 16 000 Datensätzen dervier grossen Schweizer LeuchtenanbieterRegent, Zumtobel, Tulux und Fluora verwendet(Abbildung 42, Seite 48). Es wurdennur Leuchten berücksichtigt, die mit Entladungslampenund elektronischen Vorschaltgerätenbestückt waren, die Auswahlbasierte also auf Leuchten, die bereitsmit den besten Lampen und Vorschaltgerätenbestückt sind. Da verschiedeneLeuchtmittel und Lichtverteilcharakteristikenauch unterschiedliche Leuchten-Effizienz-Faktoren ergeben, erfolgte dieAuswertung der Leuchtentypen nachLeuchtmitteln, Abstrahlrichtungen, Leistungenund Baugrössen (Abbildung 103).Anforderungen an den Leuchten-Effizienz-FaktorDie Auswertung der Relux-Leuchtendatenbankergibt die Basis zur Definition derMinergie-Anforderungen an Minergie.Grundsätzlich sollen lediglich die besten20 % der Leuchten für eine Zertifizierungin Frage kommen.] Bei Leuchtstoffröhren werden Abstrahlrichtungund Baulänge unterschieden; innerhalbdieser sechs Bereiche sind die Anforderungenunabhängig von der Leistungdefiniert (Abbildung 103).] Bei kompakten Leuchtmitteln (Leuchtstofflampe,HalogenmetalldampflampeElektrische LeistungLichtausbeute Lampe5 lm/W bis 100 lm/WWirkungsgradV orschaltgerät80% bis 95%Wirkungsgrad Leuchte10% bis 90% (LOR)Nutzbarer LichtstromLEF = Lichtausbeute Lampe x Verlust Vorschaltgerät x Wirkungsgrad LeuchteAbbildung 102:Definition desLeuchten-Effizienz-Faktors LEF

98Leuchtenund LED) wird ebenfalls nach Abstrahlrichtungund zusätzlich nach Leistungsklassedifferenziert. Bei Lampen unter 32 Wattfällt die Anforderung linear ab (Abbildung103).Weitere AnforderungenNeben den Anforderungen an den Leuchten-Effizienz-Faktoreiner Leuchte werdenweitere technische Bedingungen gestellt:] Die Standby-Leistung muss bei ungeregeltenLeuchten Null betragen. Bei geregeltenLeuchten wird zwischen Stehleuchtenund anderen Leuchten unterschieden.Bei regulierbaren Stehleuchten darf derStandby höchstens 0,5 Watt betragen; derhöhere Anschaffungspreis rechtfertigt denEinbau einer elektromechanischen Standby-Abschaltung,die nach einer automatischenAusserbetriebnahme der Leuchte inFunktion kommt.] Nur Leuchten mit einer Blendziffer vonmaximal 25 im Standardraum könnenMinergie-Leuchten sein. Frei strahlendeLeuchten ohne Reflektor werden somit vonder Zertifizierung ausgeschlossen.] Bei LED-Leuchten müssen weitere Anforderungenerfüllt sein. Farbwiedergabeindex:mindestens 80, Lebensdauer: mindestens20 000 Stunden, Leistungsfaktor analogwie für Leuchtstofflampen (mindestens0,5 bis 25 Watt, mindestens 0,9 ab 25Watt).Liste der Minergie-Leuchten aufwww.toplicht.chAuf der Webseite www.toplicht.ch sindalle zertifizierten Minergie-Leuchten gelistet.Sie können nach Hersteller, LampenundLeuchtenkategorien, Leuchtennamen,Leistungen sowie dem Regelungstyp gefiltertwerden. Eine Vergleichsoption ermöglichtes dem Anwender, ähnliche Leuchtenverschiedener Hersteller hinsichtlich ihrerAuswahlkriterien zu vergleichen. Für jedeLeuchte lassen sich durch Anklicken dieDetaildaten beschaffen, alle Eulum-Dateienund das standardisierte Leuchtendatenblattsind downloadbar.Neben der Publikation von guten Leuchtendient die Webseite auch für die Registrierungvon Leuchten, Herstellern und Messlabors.Die Zertifizierung neuer Leuchtenerfolgt ausschliesslich online über diesesPortal (Abbildung 104).MesslaborsEin für Minergie-Zertifizierungen zugelassenesMesslabor muss folgenden Normenentsprechen und bei der zuständigenstaatlichen Stelle (in der Schweiz www.sas.ch) akkreditiert sein.] EN ISO/IEC 17025: Anforderungen andie Prüf- und Kalibrierlaboratorien] SN EN 13032: Messung und Darstellungvon fotometrischen Daten von Lampenund Leuchten, Teil 1: Messung und Datenformat] Zusatzanforderung für Minergie-Leuchtenzur SN EN 13032, betreffend Messver-LampentypLEDAbstrahlungBaulänge< 600 mmBaulänge> 600mmLeistung< 32 WLeistung> 32 Windirekt65 lm/W 70 lm/W44 lm/W +0,5 lm/W pro Watt60 lm/WAbbildung 103:Minimal-Anforderungenan denLeuchten-Effizienz-Faktor von Minergie-Leuchtendirekt60 lm/W 65 lm/W55 lm/W 60 lm/W39 lm/W +0,5 lm/W pro Watt34 lm/W +0,5 lm/W pro Watt55 lm/W50 lm/W

99Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 104:Leuchtenliste aufwww.toplicht.chMINERGIE®-LeuchteReg.-Nr. Ba-0001-sReg.-Datum 04.12 2007Eco Lit Stehleuchte 2x55W Parabol Eco SwitchMit den lichttechnisch optimierten Reflektoren und den innovativen elektronischen Komponenten erweitertEco Lit unser Eco-Büroleuchtensystem. Der Zugschalter ist im Reflektorteil integriert. Er ist Bestandteil allerEco Lit Reflektorvarianten mit oder ohne Sensorelektronik. Eine feine Saite führt zur bequem erreichbarenSchalterhülse. Je nach Wunsch kann Eco Lit mit oder ohne Bewegungsmelder resp. Lichtsensor gewähltwerden. Der Zugschalter am Teleskopstativ lässt beide Varianten zu. Drei verschiedene Rastereinsätzebestimmen Lichtwirkung und Outfit von Eco Lit. Dem Planer ergibt sich durch die verschiedenen Modellegrosser Spielraum in ästhetischer und technischer Hinsicht.150° 180° 150°120°120°90°60°755022530090°60°30° 0° 30°C0 / C180 [cd / 1000 lm] C90 / C270LeuchtenkategorieStehleuchteLampenkategorieKompaktleuchtstofflampenArtikelnummer3502 SEingesetztes Vorschaltgerät Philips HF-P 255 PLL EII 220-240Verwendete MesslampePHILIPS PL-L 55W/840/4pAnzahl Lampen pro Leuchte 2Gemessene Leistung108 WGesamtlichtstrom 25° (Lumen) 9600Standby-Leistung0.5 WIntegrierte LichtregelungPräsenz / TageslichtLeuchtenbetriebswirkungsgrad 85 %Anteil Direktlicht 21 %Abstrahlungdirekt-indirekt strahlendBlendklasse UGR im Standardraum

100Leuchtenfahren für 2-seitig gesockelte Leuchtstofflampenmit 16 mm Durchmesser (T5) und1-seitig gesockelte Kompaktleuchtstofflampen] Messungen eines autorisierten staatlichenMesslabors werden anerkannt, in derSchweiz das Bundesamt für Metrologie,www.metas.chFolgende Lichtmesslabors sind nach ENISO/IEC 17025 akkreditiert und dürfenMinergie konforme Messungen durchführen:] Bundesamt für Metrologie METAS, Bern-Wabern, www.metas.ch] Dial GmbH, Lüdenscheid bei Frankfurta.M. (D), www.dial.de] Lichttechnisches Institut Karlsruhe derUniversität Karlsruhe, Karlsruhe (D), www.lti.uni-karlsruhe.de, www.lti.kit.edu] LDM Klinga, Klinga bei Leibzig (D), www.lighting-laboratory.de] Zumtobel Lighting GmbH, Dornbirn (A),www.zumtobel.com] Regent Beleuchtungskörper AG, Basel,www.regent.chStand der Zertifizierungen im November2011Ende Juni 2011 waren total 619 Minergie-Leuchten von 24 Herstellern nach Minergiezertifiziert und auf www.toplicht.chgelistet.Tabelle 43:Anbieter und Typenvon Minergie-LeuchtenAnbieter AnbauleuchteleuchtelightleuchteleuchteleuchteleuchtenEinbau-Down-Pendel-Steh-Strahler Tisch-Wand-TotalArtemide 1 1Baltensweiler 6 3 9Belux 10 10 10 1 31Derungs 2 2 1 5Fluora 1 2 3Huco 19 7 26Küttel 2 2 6 10Licht + Raum 2 8 3 13Luxit 1 1Luxo 1 1Mabalux 2 3 5Moos 1 1Neuco 7 3 1 12 2 25Prolux 2 2Regent 27 1 34 19 3 6 2 92Ribag 16 10 26Ridi 1 1Siteco 5 4 2 11Tobias Grau 1 1Trilux 17 11 28Tulux 4 5 6 15Waldmann 11 8 19XAL 8 21 24 6 59Zumtobel 55 44 65 36 22 12 234Alle Anbieter 124 75 66 190 124 15 19 6 619

101Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 6Steuern und Regeln6.1 GrundlagenWenn eine Beleuchtung bedarfsabhängigbetrieben werden soll, kommen Steuerungenoder Regelungen zum Einsatz. Währendbei einer Lichtregelung die Beleuchtungsstärkegemessen und als Feedbackan die Regelelektronik zurückgemeldetwird, funktioniert die Lichtsteuerung ohnedirekte Rückkoppelung (Abbildung 106).Zu den typischen Vertretern der Lichtregelungengehören die Konstantlichtregelungmit und die Tageslichtabhängige Ein-Aus-Regelung mit Raumsensoren.Lichtsteuerungen sind Schaltuhren aberauch die Konstantlichtsteuerung, bei welchersich der Lichtsensor ausserhalb desRaumes an der Fassade oder auf dem Dachbefindet. Bewegungsmelder gehörenstreng genommen auch zu den Steuerungen:zwar wird die Präsenz im Raum erfasstund als Rückmeldung an den Sensorübermittelt; da aber nicht das eigentlicheAusgangssignal (die Beleuchtung) sonderndie Bewegung gemessen wird, sprichtman hier von einer Lichtsteuerung.Da die meisten Bewegungs- oder Präsenzmelder(PIR) aber auch eine Tageslichtsensorikeingebaut haben, ist der typische PIRsowohl eine Regelung als auch eine Steuerung.Ob Regelung oder Steuerung – für einLichtmanagementsystem braucht es dreiElemente: einen Signalgeber (z. B. Tageslichtsensor),ein Kabel zur Signalübertragung(z. B. mit DALI-Protokoll) und eineRegel- bzw. eine Steuerelektronik.SignalübertragungInformationen zur Anwesenheit von Personenund zur Tageslichtsituation müssenvom Sensor zum Regler und von da zurLichtquelle übertragen werden. Das erfolgtphysisch mit einem Niederspannungssignalüber eine einfache Steuerleitung(normaler Telefondraht). Damit Informationenvon vielen Sensoren an unterschiedlicheRegler und Lichtquellen überein und denselben Draht übertragen werdenkönnen, werden die Signale adressiert.Üblicherweise erfolgt dies mit einemÜbertragungs- oder Netzwerkprotokoll.So kommt das Signal für den Regler A oderdie Leuchte B auch tatsächlich ans Ziel.Die wichtigsten Netzwerkprotokolle:] DALI: Digital Addressable Lighting Interface(Licht- und Storen)Signalgeber(z.B. Schaltuhr)ReglungRegelkreisSignalleistungSignalleistungSteuerungSignalgeber(Sensor)- Konstantlichtregelung- Tageslichtregelung on-off- Schaltuhr, Minuterie- Manuelles Dimmen- Konstantlichtsteuerung- Präsenzabhängige Steuerung on-offAbbildung 106:Unterschied zwischenRegeln undSteuern

102Steuern und RegelnAbbildung 107:Steuergerät (Gateway)für DALI-Teilnehmer:Leuchten,Sensoren, SchalterAbbildung 108:elektronisches VorschaltgerätmitDALI-Regler] EIB: Europäischer Installationsbus (allgemeineHaustechnikanlagen). Der KNX-Standard ersetzt heute EIB.] LON: Local Operating Network (allgemeineHaustechnikanlagen)] Luxmate: Netzwerklösung der FirmaZumtobel] Digitalstrom: (Haustechniksteuerung mitDatenübertragung übers Starkstromnetz)] LAN: Local Area Network (Gebäude-internesComputer-Netzwerk)] TCP/IP: Transmission Control Protocol(Internet)In der Lichttechnik ist DALI das verbreitetsteNetzwerkprotokoll. DALI ist sehreinfach und unkompliziert aufgebaut undkann direkt zwischen Sensor, Schalter undelektronischem Vorschaltgerät (EVG) kommunizieren.Jedes Betriebsgerät, das übereine DALI-Schnittstelle verfügt, kann überDALI-Kurzadressen einzeln angesteuertwerden. Durch einen bidirektionalen Datenaustauschkann ein DALI-Steuergerät(DALI-Gateway) den Status von Leuchtmittelnbzw. von Betriebsgeräten einerLeuchte abfragen respektive den Zustandsetzen. DALI kann als «Inselsystem» mitmaximal 64 Betriebsgeräten betriebenwerden oder als Subsystem über DALI-Gateways (Abbildung 107) in modernenGebäudeautomationssystemen (KNX, LON,LAN).DALI verwendet ein serielles, asynchronesDatenprotokoll mit einer Übertragungsratevon 1200 Bit/s bei einem Spannungsniveauvon 16 V. Das Übertragungssystemist unkompliziert und universell einsetzbar:] Die 2-adrige Steuerleitung ist galvanischgetrennt und verpolungssicher.] Der Standard setzt keine Bedingungenbezüglich der Art der eingesetzten Stecker,Klemmen und Leitungen.] Die Leitungen können in fast beliebigenTopologien – also Stern, Linien- oder Baumstrukturen– verlegt werden (ringförmigeVerbindungen sind zu vermeiden).] Die Leitungslänge zwischen zwei Systemkomponentenist (abhängig vom Leitungsquerschnitt)auf maximal 300 Meterbegrenzt.] Es sind keine Abschlusswiderstände amEnde einer Leitung notwendig.Regel- und SteuerelektronikDie Regel- und Steuerelektronik verarbeitetdie Messwerte der Sensoren, die überdie Signalleitungen eintreffen und schaltetein Relais (Ein oder Aus) oder einen Dimmer(stufenlose Stromstärke). Bei den verbreitetenBewegungs- und Präsenzmeldernmit integrierter Tageslicht abhängigerEin-Aus-Schaltung (PIR) ist die Steuerelektronikdirekt im Sensor integriert. Bei reinenTageslichtsensoren für Dimmung undKonstantlichtregelung ist die Regelelektronikim (DALI-)Vorschaltgerät der Leuchteeingebaut.LichtmanagementsystemMehrere Regelkreise oder Steuerungen zusammengefasstergeben ein Lichtmanagementsystem(LMS). Es koordiniert die Sensorenund Betriebsgeräte der Leuchtenund bildet die Schnittstelle zu einem übergeordnetenGebäudeautomationssystemoder zum Internet. Das Steuergerät (Gateway),das die einzelnen Regelungen zusammenfasst,ist meist in der Etagenverteilungender Elektroversorgung installiert.

103Energieeffiziente Beleuchtung6.2 SensorenIn der Beleuchtungstechnik kommen vierSensortypen zum Einsatz:] Passiv-Infrarot-Sensor (PIR) für die Erfassungvon Bewegungen (Abbildung 109)] Radar zur Erfassung von Bewegungen] Foto-Zelle für Tageslichterfassung] CCD-Bildsensor für die Erfassung vonBewegung und TageslichtPassiv-Infrarot-Sensor (PIR)Der Passiv-Infrarot-Sensor dient der Detektionund Steuerung der künstlichen Beleuchtungin Abhängigkeit der Bewegungvon Personen in einem Raum. Der PIR istim Prinzip eine einfache Infrarotkamera,wie sie auch in der Thermografie zum Einsatzkommt. Der Sensor gleicht demjenigeneiner Digitalkamera, die Auflösung istaber relativ gering. Der PIR fotografiert inregelmässigen Abständen den Raum undvergleicht die Bilder miteinander: Sobaldsich ein Pixel im Bild ändert, meldet er demRegler, dass eine Bewegung stattfindetund das Licht nicht ausgeschaltet werdendarf. Wenn sich das digitale Infrarotbild –z. B. während 10 Minuten – nicht ändert,gibt der Sensor das Signal zum Abschaltendes Lichts an den Regler.Der PIR-Sensor erfasst nicht das sichtbareLicht, sondern ein Bild im Infrarot-Bereich(IR). Wärme abstrahlende Körper strahlenim IR-Bereich stärker als kühle Gegenstände,dadurch ist die Erkennung vonPersonen einfacher als im sichtbarenLichtspektrum. Der PIR ist passiv, dassheisst, er sendet – im Gegensatz zum Radar– keine Strahlung aus, sondern erfasstdas Bild rein passiv (Abbildung 110).PIR-Sensoren gelten heute als Stand derTechnik und werden in vielen Zweckbautenaber auch in Haushalten eingesetzt.Bei richtiger Platzierung und Justierung istein PIR ein zuverlässiges Gerät, um Präsenzvon Personen zu detektieren und dadurcheine Beleuchtung zu regeln.Die PIR-Technik hat allerdings Einschränkungen,die in der praktischen Anwendungnicht selten zu unzuverlässigenLichtregulierungen führen.] Je weiter das PIR-Gerät von zu detektierendenPersonen entfernt ist, desto ungenauerwird die Erfassung; die eingesetzteTechnik mit der facettierten Streulinse mussim Zeitalter der Digitalkamera als zu wenigleistungsfähig eingeschätzt werden.] Der PIR kann nur erfassen, was er auchsieht. Eine Handbewegung einer Personhinter einem grossen Monitor kann der PIRnicht sehen.] Der PIR sieht Dinge, die er nicht sehensoll. Je nach Positionierung reagiert er auchauf Personen, die z. B. ausserhalb des Bürosden Korridor entlang gehen, wenn die Türeoffen steht.] Da der PIR auf Wärmeabstrahlung reagiert,kann er z. B. auch einen Laserdruckerals Person interpretieren. Da sich einLaserdrucker von Zeit zu Zeit aufwärmt, erzeugter für den PIR eine sich änderndeWärmequelle (also einen «Menschen»).] Erschwerend beim PIR ist seine Ästhetik;viele Architekten finden das Teil grauslich.und verschieben es am liebsten in die hinterstesEcke eines Raumes. Von da sieht derPIR nicht mehr viel. Im Gegensatz zumBrandmelder, der sehr ähnlich aussieht undmitten im Raum installiert ist, wird der PIRoft nicht an der optimalen Position imRaum installiert. A propos Ästhetik: je grösserder PIR-Erfassungskopf, desto genauerdie Erfassung.] Leuchtstofflampen sollten nicht in Intervallengeschaltet werden, die unter 10 Minutenliegen. Das mindert das Potenzialvon Regelungen mittels PIR. Bei der LED-Technik sind auch 1-Minuten-Intervalleproblemlos möglich.Abbildung 109:Beispiele von PIR:Wand-, DeckenoderSchaltermontage.Abbildung 110:Mit der IR-KameraaufgenommeneMenschen habenrote Köpfe.

104Steuern und Regeln] Nach der Montage sollten die PIR einjustiertwerden. Dies geht oft vor der Bauabnahme«vergessen». Zum Glück ist diewerkseitige Einstellung der PIR «auf der sicherenSeite» konfiguriert.Untersuchungen bestätigen denn auch,dass PIR in Pilotprojekten grosse Einsparungenbringen, in normalen Gebäudenaber – wegen den oben beschriebenenHemmnissen – nicht selten unter demStrich praktisch gar keine Einsparung bringen(vergleiche dazu auch Abschnitt«Messprojekt: Effizienz von Regelungen»).Wichtige Punkte für die Planung undInstallation von PIR-Anlagen] Wo machen PIR Sinn? Ist die Personenfrequenzgenügend gering, um eine ausreichendeAnzahl personenfreier Zeitfenstervon mehr als 10 Minuten zu erreichen?] Welcher PIR macht Sinn? Es gibt verschiedeneTypen: Wand-, Decken- oderSchaltermontage. Welche Empfindlichkeitist notwendig? Die Industrie unterscheidetPräsenz- und Bewegungsmelder; das Prinzipbleibt das gleiche, die Erfassungsempfindlichkeitmacht den Unterschied.] Standorte und Platzierung: was sieht derPIR, was nicht? Der PIR muss so sorgfältigplatziert werden wie ein Brandmelder! DerPräsenzmelder-Anbieter «Swisslux» bietetunter www.swisslux.ch im PDF-Taschenkatalogein gutes und umfangreiches Hilfsmittelzur richtigen Platzierung von Präsenzmeldern.] Welche PIR sollen parallel geschaltetwerden? (Master ist Haupt-Sensor, Slavessind Nebensensoren). Welche Sensorensollen einzeln regeln (Master ohne Slave)?] Entfernung: die Hersteller geben Erfassungsbereichean; diese sollten als obersteDistanzen betrachtet werden, die Auflösungvon PIR nimmt mit der Entfernungstark ab (Abbildung 112).] Einjustierung und Funktionskontrolle: Soaufwendig es auch ist, jeder PIR muss einjustiertund getestet werden.] Wenn möglich soll der PIR für den sogenanntenhalbautomatischen Betrieb eingestelltwerden. So schaltet der PIR automatischab und muss von Hand wieder eingeschaltetwerden. Der Halbautomat verhindertFehleinschaltungen bei Personen ausserhalbdes gewünschten Erfassungsbereichsoder bei andern Wärmequellen wieKopierern oder Laserdruckern.] Gibt es bessere Alternativen zum PIR?Beispiele dafür sind Lichtsteuerungen wieMinuterie (im Treppenhaus), Schaltuhr (imKorridor) oder Schlüsselschalter (in derTurnhalle). Unter Umständen bringen solcheSteuerungen mehr Energieeffizienz.Die Empfindlichkeit – selbst der besten PIR– ist beschränkt. Nach dem heutigen Standder Technik sollten die Passiv-Infrarot-Sensoreneigentlich durch Digitalkameras ersetztwerden.PIR (Slave)PIR (Slave)PIR (Master)Abbildung 111:PlanungsbeispielPIR in Treppenhaus(Swisslux)PIR (Master)Erfassung Präsenz (Lichtgruppe 1)Erfassung Bewegungen (Lichtgruppe 1)Erfassung Präsenz (Lichtgruppe 2)Erfassung Bewegungen (Lichtgruppe 2)

105Energieeffiziente BeleuchtungBlick auf einen Büroarbeitsplatz mit einerDigitalkamera aus drei Metern EntfernungDerselbe Blick eines PIR aus drei MeternEntfernungBlick eines PIR bei Verdoppelung der Sichtdistanzauf sechs Metern Entfernung: DieErfassungsgenauigkeit ist stark reduziert.(gleicher Bildausschnitt wie vorher)Aus neun Metern Entfernung ist der PIRpraktisch blind (gleicher Bildausschnitt wieoben).Abbildung 112:Beim PIR verringertsich die Genauigkeitmit der Distanz sehrstark

106Steuern und RegelnRadar zur Erfassung von BewegungenNeben PIR werden gelegentlich zur Personenerfassungund Präsenzregelung Radarsensoreneingesetzt. Sie können Bewegungenexakter erfassen als PIR und reagierennicht auf Wärmequellen mit festemStandort wie Laserdrucker. Der Leuchtenhersteller«Waldmann» setzt v. a. inStehleuchten solche Hochfrequenz-Sensorenein.Der Radar ist im Gegensatz zum PIR nichtpassiv. Analog der Geschwindigkeitsmessungenim Strassenverkehr sendet der Radarein Hochfrequenzsignal aus und empfängtdas reflektierte Signal mit einer gewissenZeitverzögerung. Aus dieser Verzögerungwird die Geschwindigkeit errechnetoder Bewegungen festgestellt. Radarsensorenwirken auch durch Mauern hindurch;diese Eigenschaft schränkt ihrenEinsatz als Präsenzmelder stark ein.Foto-Zelle für TageslichterfassungFür die Messung und Regelung des Kunstlichtesin Abhängigkeit des Tageslichtswerden Fotozellen eingesetzt; sie reagierenauf sichtbares Licht. Ihr Funktionsprinzipentspricht der Solarzelle: Fällt Licht aufden Sensor, erhöht sich der Stromfluss linearzur Intensität des Lichts (Abbildung114). Über eine Regelelektronik wird dieserStromfluss in ein Regelungssignal fürdie Abschaltung oder Dimmung einerLeuchte umgewandelt. Bei Lichtregelungenmit Präsenz-Erfassung ist der Fotosensor(als zusätzlicher Sensor!) oft direkt imPräsenzmelder integriert; die PIR sind inden meisten Fällen kombinierte Präsenzund Tageslicht abhängige Regler. Die Erfassungdes Tageslichtes erfolgt allerdingsziemlich rudimentär, wie bei einer Fotokamera,die nur die Belichtungsmessung miteiner Bevorzugung der Bildmitte kenntAbbildung 113:Einstell-Panel inkombiniertemTageslicht-Präsenz-Sensor(HTS Theben)Tabelle 44:Vor- und Nachteilevon unterschiedlichenPositionen vonTageslichtsensorenSensortyp Vorteil NachteilRaumsensor Lichtmessung mit Tages- undKunstlichtanteil im betroffenenRaum und Regelung des KunstlichtsKeine Kombination mit Storensteuerung,Sensorpositionierung anspruchsvoll,bei Änderung der EinrichtungNeupositionierung nötig,pro Raum mindestens 1 Sensor nötig.FentersensorFassadensensorDachsensorMisst das Tageslicht unabhängigvon der Raumeinrichtung, Sensorpositionierungrelativ einfach.Misst das effektive Tageslicht, guteKombination mit Storensteuerung,nur wenige Sensoren nötig.Misst den gesamten «Himmelszustand»und differenziert DirektundDiffuslicht. Gute Kombinationmit Storensteuerung, nur ein einzigerSensor nötig.Keine Kombination mit Storensteuerung,pro Raum mindestens 1Sensor nötig.Nur Steuerung statt Regelung, aufwändigeProgrammierung jedeseinzelnen Raumes im Gebäude nötig.Keine Regelung, sondern Steuerung,aufwändige Programmierungjedes einzelnen Raumes imGebäude nötig.

107Energieeffiziente Beleuchtungund nicht einzelne Helligkeitsbereiche unterscheidenund interpretieren kann. DieFolge sind – bei ungünstiger Positionierungder Sensoren – unerwünschte Regelungseffekte:Ist unterhalb des Sensors einschwarzer Teppich, eine helle Tischplatteoder ein Gummibaum, der von Zeit zu Zeitunplatziert wird? Der Fotosensor interpretiertderartige Unterschiede sehr ungenau.In der Praxis ist es deshalb weit verbreitet,dass die Sensoren entweder nicht einjustiertund in Werkeinstellung belassen (Position4 in Abbildung 113) oder auf maximaleHelligkeit eingestellt werden, so dassman auf der sicheren Seite ist (Position 6 inAbbildung 113). So bringt eine Tageslichtabhängige Regelung nicht viel.Neben den in PIR integrierten Fotozellenfür die Tageslichterfassung gibt es auchautonome Sensoren; sie liefern generelleine genauere Erfassung, da sie Tageslichtgerecht installiert werden können. Vier Typenkönnen unterschieden werden: Allehaben Vor- und Nachteile.CCD-Bildsensor (für die Erfassung vonBewegung und Tageslicht)Der Passiv-Infrarot-Sensor wurde zu einerZeit erfunden, als die digitale Fotografienoch nicht bekannt bzw. sehr teuer war.Die Technologie des PIR ist aus heutigerSicht überholt, denn die hochauflösendenCCD-Bildsensoren sind zu geringen Kostenverfügbar (CCD = charge coupled device).Noch sind auf dem Markt keine Lichtsensorenerhältlich, die die moderne CCD-Technik nutzen.Vorteile der CCD-Technik] Sehr hohe Auflösung und somit sehrgrosser und präziser Erfassungsbereich(Abbildung 115)] Weniger Sensoren notwendig, wenigerEnergieverluste] Präsenz- und Tageslichterfassungmit einem einzigen Sensor] Bildverarbeitung ermöglichtgenaue Definition desErfassungsbereichs] Keine Fehlerfassungenvon Laserdruckern oderPersonen ausserhalb desdefinierten Erfassungsbereichs.] Einfache Einjustierung via Softwareund PC-BildschirmAbbildung 114:Dachsensor für Konstantlichtsteuerung(Zumtobel)Abbildung 115:Exakte Raumerfassungmittels CCD-Sensor und Bildverarbeitung

108Steuern und Regeln6.3 Wirkung und EigenenergieverbrauchZweifellos kann ein Lichtmanagementsystem(LMS) einen wesentlichen Beitrag zurEnergieeffizienz eines Gebäudes leisten. Jenach Standort, Gebäude und Nutzungkönnen gegenüber einer ungeregelten Beleuchtung10 % bis zu 50 % Strom eingespartwerden. Doch werden für ein umfassendesLichtmanagementsystem auchzahlreiche Komponenten benötigt, die einenEigenverbrauch an Energie haben.Und weil solche Systeme rund um die Uhrin Betrieb sind, kann dieser Eigenverbrauchin Abhängigkeit der eingesetzten Komponentenbeträchtlich sein und einen Teil derEnergieeinsparung kompensieren.Beispiel eines LMSIn einem Schulhaus mit einer Fläche von5000 m 2 sind total 1500 Leuchten mit einerdurchschnittlichen Leistung von 40Watt installiert. Es stehen drei Variantenzur Diskussion:1. Das Schulhaus hat kein Lichtmanagementsystem.Gemäss Norm SIA 380/4 ergibtsich eine erwartete jährliche Volllaststundenzahlfür die Beleuchtung von 1500h/a.2. Das Schulhaus besitzt ein Lichtmanagementsystem.Es werden dimmbare elektronischeDALI-Vorschaltgeräte eingesetzt.Ferner 200 Sensoren zur Tageslicht- undPräsenzerfassung. Sensoren und Vorschaltgerätewerden in zwölf Steuergerätenzusammengefasst und die Steuergeräteüber das Internet mit einer PC-Stationzur Überwachung und Steuerung verbunden.Gemäss SIA 380/4 wird eine Reduktionder Stundenzahl von 30 % erwartet.3. Das Schulhaus besitzt ein Lichtmanagementsystem.Es entspricht der Variante 2,es werden aber die besten Komponentenmit den geringsten Eigenenergieverbräucheneingesetzt.Das Modell zeigt eindrücklich, dass der Eigenverbrauchder für ein Lichtmanagementsystemnotwendigen Komponenten– und es sind sehr viele! – entscheidend istfür den Einsparerfolg. Werden nur durchschnittlicheKomponenten eingesetzt,schmilzt die erhoffte Einsparung gegenNull. Aber auch bei besten KomponentenRaum 13 Raum 14 Raum 15TreppeGatewayLANRaum 10 Raum 11 Raum 12TreppeGatewayRaum 7 Raum 8 Raum 9TreppeGatewayRaum 4Raum 5Raum 6TreppeGatewayRaum 1Raum 2Raum 3TreppeGatewayGatewayAbbildung 116:Komponenten einesLichtmanagementsystemsUntergeschossEVGPIRPC, DruckerRouter

109Energieeffiziente Beleuchtungvernichtet der Eigenverbrauch der Komponentengut 15 % der erwarteten Einsparung(Tabelle 45).Die aufgezeigte Problematik lässt sichauch für andere technische Anlagen, dieüber ein Gebäudeautomatisierungssystemüberwacht und gesteuert werden, übertragen.Von den Herstellern wird der Eigenverbrauchzumeist marginalisiert. Mitdem heutigen Stand der Technik dürfteeine einfache Lichtregulierung ohne zentraleErfassung deutlich bessere Resultatebezüglich Energieeffizienz liefern als komplexeGebäudeautomatisierungssysteme.6.4 Effizienz von Regelungen(Messprojekt)Das Rechenmodell für die Volllaststundenzahlder Norm SIA 380/4 wurde auf Basisvon Messungen und Computer-Simulationenerstellt und so vereinfacht, dass es sichfür Planungen eignet. Wie genau ist diesesBetriebsstundenmodell in der praktischenAnwendung und wie zuverlässig funktionierenTageslicht und Präsenz abhängigeRegelungen wirklich? Diese Fragen versuchtedas Amt für Hochbauten der StadtZürich im Jahr 2007 mittels einer Messkampagnean 46 Beleuchtungsanlagen inelf Schulhäusern zu klären.MesskampagneAnfang Juli 2006 wurden an 46 ausgewähltenBeleuchtungsanlagen in elf Schulhäusernder Stadt Zürich Messgeräte mitDatenlogger montiert. Die Logger wurdenjeweils direkt an den Leuchten – mit einemAbstand von 2 cm bis 5 cm zum Leuchtmittelbefestigt (Abbildung 117). Die Loggergenerierten alle 15 Minuten Werte derBeleuchtungsstärke. Während der total156 Messtagen wurden 1,4 Mio. Messwerteerfasst.ResultateEin erstes Resultat der Datenauswertungliefert den Zusammenhang zwischen derGlobalstrahlung (Sonnenlicht) und demKunstlicht in den Räumen mit Tageslicht.Abbildung 118 zeigt den Verlauf der Globalstrahlungzwischen Juni und Dezember2006 (rote Kurve: Daten von MeteoSchweiz). Ferner sind die Betriebszeitender Kunstbeleuchtung in zwei verschiedenenSchulzimmern dargestellt. Die blaueKurve stammt von einem Schulzimmer mitgut funktionierender Tageslichtsteuerung:Lichtmanagementsystem (LMS)Variante 1:Ohne LMSVariante 2:LMS StandardVariante 3:LMS optimalBeleuchtete Fläche 5000 m² 5000 m² 5000 m²Anzahl Leuchten 1500 1500 1500Mittlere Leistung pro Leuchte 40 W 40 W 40 WAnzahl DALI-EVG 0 1500 1500Verlustleistung pro DALI-EVG 0 W 1 W 0,2 WAnzahl Sensoren 0 200 200Leistungsaufnahme pro Sensor 0 W 4 W 1 WAnzahl Steuergeräte 0 12 12Leistungsaufnahme pro Steuergerät 0 W 15 W 10 WLeistungsaufnahme Router 0 W 20 W 10 WLeistungsaufnahme PC und Drucker 0 W 100 W 50 WGesamtleistung aller Leuchten 60,0 kW 60,0 kW 60,0 kWGesamtleistung des LMS 0,0 kW 2,6 kW 0,7 kWVolllaststunden der Leuchten 1500 h/a 1050 h/a 1050 h/aVolllaststunden des LMS 8760 h/a 8760 h/aEnergieverbrauch Beleuchtung 90000 kWh/a 85776 kWh/a 68 957 kWh/aEnergiekennzahl Beleuchtung 18,0 kWh/m² 17,2 kWh/m² 13,8 kWh/m²Erwartete Energieeinsparung mit LMS – 30 % – 30 %Effektive Energieeinsparung mit LMS –5 % – 25 %Tabelle 45:Vergleich der Variantenund derenAuswirkung aufden Energieverbrauch

110Steuern und RegelnAbbildung 117:Messinstallation an46 Leuchten in elfSchulhäusern derStadt ZürichDeckeLeuchteJe mehr Sonnenlicht vorhanden ist, destokleiner sind die Betriebsstunden der künstlichenBeleuchtung. Sehr gut sichtbar sindauch die Wochenenden sowie die Schulferienim Sommer und im Herbst. Im Schulzimmermit der grauen Messkurve istebenfalls eine vom Tageslicht abhängigeSteuerung installiert. Eine Jahres- undWetterabhängigkeit ist aber nicht feststellbar;diese Steuerung funktioniert demnachnicht wie geplant.Präsenzmelder (PIR) in Schulzimmernfunktionieren meistens gutGemäss Auswertung von Messdaten ausSchulzimmern mit Präsenzmeldern und integrierterTageslicht abhängiger Schaltung(PIR) werden die erwarteten Einsparungenin den meisten untersuchten Schulräumentatsächlich erbracht. Abbildung 119 zeigtbeispielhaft die Verteilung der Lichtströme,die während eines halben Jahres in einemSchulzimmer mit Präsenzmeldern und ineinem anderen Schulzimmer ohne Präsenzmeldernregistriert wurden; die vertikaleLinie zwischen 15 % und 70 % Lichtstromergibt die Volllaststundenzahl.Oberhalb 70 % Lichtstrom wird ersichtlich,dass eine brennende Lampe nicht immergleich viel Licht abgibt; je nach Einschaltdauerund Betriebstemperatur könnengrössere Schwankungen auftreten. DerMensch kann diese Schwankungen allerdingsnicht wahrnehmen; ein Faktor 1,5stellt den kleinsten gerade noch wahrnehmbarenUnterschied bei der Beleuchtungsstärkedar. Unterhalb 15 % Lichtstromist der Einfluss des Tageslichtessichtbar, welches auf den Sensor an derLeuchte trifft. Auch in VerkehrsflächenLicht-Loggerohne Tageslicht können grosse Einsparungendurch Einsatz von Präsenzmeldern klarnachgewiesen werden. In acht Korridorenlagen die Messwerte im Schnitt bei 1750Volllaststunden, der Grenzwert SIA 380/4(ohne PIR) liegt bei 2870, der Zielwert mitPIR bei 1720 Volllaststunden pro Jahr.Unerfreuliche Resultate bringt die Messauswertungfür Korridore mit Tageslicht anden Tag. Die Messwerte liegen mit 1560Volllaststunden sogar über dem GrenzwertSIA 380/4 von 1260 Volllaststunden.Die Analyse der PIR-Sensoren im Korridorzeigte die Ursache. Viele Sensoren wurdennicht justiert und im Lieferzustand (300Lux bis 500 Lux) an der Decke montiert.Fazit: Die Einregelung der Tageslichtsensorenmuss unbedingt eingefordert werden,sonst bringen Tageslicht abhängigeSchaltungen in Verkehrsflächen nichts –ausser Kosten.Konstantlichtregelungen haben IhreTückenGemessen wurden auch zwei Schulhäusermit Konstantlichtregelungen, d. h. dasKunstlicht wird kontinuierlich so gedimmt,dass die Beleuchtungsstärke als Summevon Kunst- und Tageslicht auf der Arbeitsflächeimmer gleich hoch ist. Theoretischergäbe sich bei einer solchen Lichtregelungeine maximale Energieeinsparung. Inder Praxis kommen aber zwei technischbedingte Aspekte dazu, welche den Einspareffektvon Konstantlichtregelungenstark mindern:] der Standby-Verbrauch im ausgeschaltetenZustand und] die überproportionale Betriebsleistungbei niedriger Dimmung.In der Messkampagne wurden die elektrischenLeistungen zwar nicht gemessen,die Leistungs-Lichtstrom-Kennlinie und dieStandby-Leistungen von dimmbaren Vorschaltgerätenwerden aber von den Herstellerngut deklariert, so dass eine Umrechnungauf die effektive elektrische Leistungin Abhängigkeit des Lichtstromes respektivedes Dimmgrades einfach ist.Abbildung 120 zeigt die elektrische Leistungsaufnahmeeiner Konstantlichtregelungan zwei ausgewählten Tagen, jeweils

111Energieeffiziente BeleuchtungGlobalstrahlung in W/m 2350Tägliche Stunden mit Kunstlicht1028021014070864212.07.06 12.08.06 12.09.06 12.10.06 12.11.06 12.12.06Schulzimmer «schlecht»Schulzimmer gutAbbildung 118:Jahreszeitliche Veränderungder Globalstrahlungundder Betriebszeitender künstlichen Beleuchtungin zweiverschiedenenSchulzimmern mitvom Tageslicht undvon der Präsenz abhängigenSteuerung.Lampenlichtstrom100 %80 %Lichtstromschwankungen der Lampe60 %40 %20 %Volllaststunden Schulzimmer ohne PIR: 1280 h/aVolllaststunden Schulzimmer mit PIR: 640 h/aEinfluss TageslichtVolllaststundenAbbildung 119:Messung der Volllaststundenfür Beleuchtungin zweiSchulzimmern, mitund ohne Präsenzmelder.Elektrische Leistung in % der maximalen Leistung100%80%60%SommertagSonnenstrahlung: 251 W/m 2Datum: 14.7.06, 8:00Dimmgrad Leuchte: 1%Dimmwert Strom: 15%WintertagSonnenstrahlung: 21 W/m 2Datum: 12.12.06, 8:00Dimmgrad Leuchte: 30%Dimmwert Strom: 50%40%20%Standby Abbildung 120:0%Tagesprofil der00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 elektrischen LeistungTageszeitbei einer Kon-stantlichtregelung

112Steuern und Regelnim Sommer und im Winter. Gut sichtbarsind an beiden Tagen die Standby-Verlustleistungender Vorschaltgeräte währendder Nacht. Am trüben Wintertag (blaueKurve) schwankt der Kunstlichtanteil zwischen20 % und 50 %, die Regelung erfülltihren Zweck perfekt. Anders im Sommer(rote Kurve): Am strahlend schönen 14.Juli 2006 brauchte es kein Kunstlicht; dieRegelung lässt das Kunstlicht aber auf wenigenProzenten Lichtstrom stehen. Diese2 % bis 3 % Lichtstrom verursachen eineelektrische Leistungsaufnahme von 15 %der maximalen Leistung.Im ungünstigsten Fall (Räume mit wenigerals 1000 Nutzungsstunden pro Jahr) verbrauchenKonstantlichtanlagen also mehrEnergie, als sie einsparen. Abhilfe ist in jedemFall nötig und auch möglich:] Standby der Regelung durch Relais-Schaltung im Elektro-Tableau ausserhalbder Betriebszeiten abschalten oder Vorschaltgerätemit sehr kleinen Verlusten verwenden(kleiner 0,3 Watt).] Dimmwerte der Beleuchtung unter 20 %vermeiden und die Leuchten für diese Betriebsweisein den Standby setzen oderganz abschalten.Installation und Inbetriebnahme von Konstantlichtregelungensind deutlich anspruchsvollerals dies bei einfachen Tageslicht-Schaltungender Fall ist. In der Messkampagneder Stadt Zürich hat die Konstantlichtregelungin einem der zwei untersuchtenSchulhäuser gut funktioniert, imandern Gebäude nicht. Die Skepsis grosserBauherrschaften – wie der Stadt Zürich –in Bezug auf Konstantlichtregelungen istalso angebracht.Fazit: Über die Einsparpotenziale von Tageslichtabhängigen Regelungen und Präsenzmeldernwird viel debattiert. Von Industrieseitewerden oft beeindruckendeMessungen präsentiert, die zeigen, wiehoch Energieeinsparungen von solchenRegelungen sind. Allerdings darf nicht ausserAcht gelassen werden, dass Einsparungenvon bis zu 50 % nur bei optimalenTageslichtverhältnissen und korrekter Installationund Inbetriebnahme wirklich erreichtwerden können. Für die Beurteilungder Tageslichtsituation bietet das Berechnungstooldes SIA zur Beleuchtung (beziehbarunter www.energytools.ch) einzuverlässiges Instrument.Die Tageslichtkampagne wurde 2006durchgeführt, als im grösseren Stil nochkeine LED-Beleuchtungsanlagen zur Verfügungstanden. 2011 hat sich dies starkverändert – immer häufiger werden Teileoder ganze Gebäude mit LED-Technik ausgerüstet;die LED-Technik bietet den Vorteil,dass sie im Gegensatz zur Leuchtstofflampenverlustfrei und flink dimmbar sind.Durch Einsatz von LED könnten die obenbeschriebenen Probleme mit der Lichtregulierungteilweise behoben werden.6.5 Korridorbeleuchtungmit LED (Pilotprojekt)Das Hochhaus Werd in der Stadt Zürichwurde 2005 total saniert. Beim Umbauwurde speziell auf Nachhaltigkeit undEnergieeffizienz geachtet, auch bei der Beleuchtung.So wurden die ersten Minergie-Stehleuchteneingesetzt, die für diesesGebäude entwickelt wurden und halb soviel Strom brauchen wie damals üblicheStehleuchten. Auch die Korridorbeleuchtungwurde nach dem damals bestenStand der Technik realisiert. Das architektonischenKonzept verlangte durchgehendeLichtbänder (Abbildung 122). Diesewurden mit den effizientesten Leuchtstoffröhren(35 Watt, Typ T5) bestückt; undweil die Lichtbänder bei Volllast mehr alsdie verlangten 100 Lux Beleuchtungsstärkelieferten, wurde eine konstanteDimmung der elektronischen Vorschaltgeräteauf rund 60 % des Lichtstromes programmiert.Mittels Bewegungsmeldernwurde zudem eine automatische Abschaltungder Korridorbeleuchtung bei Abwesenheitvon Personen installiert (nach jeweils10 Minuten).Messungen zeigten später, dass die Personenfrequenzin den Korridoren so hoch ist,dass es mit der 10-minütigen Ausschaltverzögerungbei den Bewegungsmeldernnur zu sehr wenigen Abschaltungenkommt und die erhoffte Reduktion der Betriebszeitendieser Beleuchtung mit über

113Energieeffiziente Beleuchtung3000 Stunden pro Jahr bei weitem nichterreicht wird. Da man Leuchtstofflampenwegen ihrer langsamen Aufstartzeit vonmehreren Minuten aber nicht kürzer schaltensollte, gab es keine Möglichkeit, dieBeleuchtungsregelung in den Korridorenzu optimieren.Mit dem Einzug der LED-Technik steht nunneu eine Beleuchtungstechnik zur Verfügung,die viel flinker geregelt werden kannund die zudem keine Verluste bei der Dimmungaufweist – im Gegensatz zur Dimmungvon Leuchtstofflampen. Mit einemPilotprojekt in einem Korridor des VerwaltungszentrumsWerd wollte das Amt fürHochbauten testen, wie viel Energie sichbeim Ersatz eines 30 Meter langen Lichtbandesdurch LED und gleichzeitiger Reduktionder Verzögerungszeiten bei denBewegungsmeldern einsparen lässt.MessungenEs wurden zwei identische Korridore (30 mauf 2,4 m) während mehreren Wochen mitje einem Energie- und Leistungsmessgerätausgemessen (Abbildung 121). In beidenKorridoren herrschen dieselben Beleuchtungsstärkenund Lichtverteilungen. Diezwei Beleuchtungen lassen sich kaum unterscheiden:] Korridor 1 mit Leuchtstofflampen undPräsenzmeldern mit 10-Minuten-Intervall] Korridor 2 mit LED-Licht-Linie und Präsenzmeldernmit 1-Minute-IntervallDas Resultat ist beeindruckend. Die LED-Beleuchtung spart gegenüber der bisherigenLeuchtstofflampentechnik über 80 %elektrische Energie ein.Abbildung 121:Energie- und LeistungsmessgerätmitDatenlogger für SD-KarteAbbildung 122:Innenansicht VerwaltungszentrumWerd mit Korridor

114Steuern und Regeln] Einerseits reduziert sich die elektrischeLeistung, weil LED im Gegensatz zu Leuchtstofflampenkeine Dimmverluste ausweisen;im vorliegenden Fall von 5,9 W/m²(Leuchtstofflampen) auf 2,6 W/m² (LED).] Andererseits reduzieren sich die täglichenBetriebszeiten aufgrund der kürzerenSchaltzeiten von durchschnittlich 13,2 h/dbei der Beleuchtung mit Leuchtstofflampenauf 5,7 h/d bei LED. Während dieLeuchtstofflampen über die Bewegungsmelderlediglich 4-mal pro Tag ein- undausschalten, sind es bei der LED-Beleuchtungüber 100-mal.] Daraus ergibt sich eine Reduktion derEnergiekennzahl Beleuchtung für die Korridorbeleuchtungvon 19,5 kWh/m² auf 3,6kWh/ m², was einer effektiven Energieeinsparungvon 81 % entspricht (Abbildung123 und Abbildung 124). Es stellte sich auchdie Frage, ob das häufige Ein- und Ausschaltendas Personal beeinträchtig. SystematischeBefragungen dazu wurden zwar keinegemacht, aber es sind auch keine Reklamationenbekannt; offensichtlich bemerktendie Angestellten gar keine Änderung. Ergänzenddazu wurde versuchsweise einezusätzliche Stufe in der LED-Beleuchtungeingefügt, bei welcher das Licht nicht völligausschaltet, sondern auf 15 % Lichtstrombleibt. Durch dieses Komfortlicht, welchesden Effekt des häufigen Schaltens stark lin-Leistung in Watt450400350300Abbildung 123:Tagesgang der Leistungan einem typischenWerktag; derLED-Korridorbraucht 81 % wenigerEnergie als derKorridor mit denLeuchtstofflampen250FL200150LED100500:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00Freitag, 24. Juni 201119,5 kWh/m 2Leuchtstofflampen mit Präsenz-RegelungLED-Lampen mit optimierter RegelungAbbildung 124:56 % Einsparung beider installiertenLeistung und 81 %Einsparung beimEnergieverbrauch3,6 kWh/m 2Energiekennzahl (−81%)5,9 W/m 22,6 W/m 2installierte Leistung (−56%)

115Energieeffiziente Beleuchtungdert, geht die Einsparung zurück, allerdingsnur geringfügig: die Gesamteinsparungsinkt von 81 % auf 77 %.Energiebilanz und WirtschaftlichkeitHochgerechnet auf ein Jahr ergibt sicheine Reduktion der Energiekennzahl Beleuchtungvon 19,5 kWh/m² (GrenzwertSIA: 19,0 kWh/m²) bei der bisherigen Beleuchtungmit Leuchtstofflampen auf 3,8kWh/m² (Zielwert SIA: 7,5 kWh/m²) mitLED-Leuchten.Es ergibt sich eine jährliche Stromeinsparungvon 15,7 kWh/m² oder 3.10 Fr./m²,das entspricht 7.50 Fr/a. pro LaufmeterKorridor. Da LED-Leuchten während dergesamten Nutzungszeit (15 Jahre) keineErsatzlampen benötigen, mindern sichauch die Unterhaltskosten – erfahrungsgemässum etwa den gleichen Betrag wie dieEnergiekosteneinsprung. Bei einer angenommenenMehrinvestition von 100 Frankenpro Laufmeter LED-Licht im Korridorergibt sich also eine Amortisationszeit derLED-Beleuchtung von gut sechs Jahren.Abbildung 125:Übergang von einerLeuchte zur anderen:links Leuchtstofflampe,rechtsLED (Leuchten: Slotvon Zumtobel)FazitDieses Resultat zeigt exemplarisch, dassdie LED-Technik mit entsprechender Lichtregelungein enormes Sparpotenzial aufweistgegenüber heute üblichen, als energieeffizientgeltenden, Korridorbeleuchtungen.Beachtenswert ist ausserdem,dass Lichtregelungen in heute üblichenBeleuchtungsanlagen in der Praxis meistviel weniger Einsparungen bringen als vermutet.Der Einsatz von LED bringt auchgestalterische Vorteile: Die unbeliebten«Schattenschnäuze» wie zwischen denLeucht stoff lampen sind bei LED-Lampennicht vorhanden (Abbildung 125).Tabelle 46:Energiebilanz LEDversus FLLED-Lampen Kompaktleuchtstofflampenmax. Betriebsleistung 187 W 420 WBetriebsstunden 1463 h/a 3343 h/aEnergieverbrauch 274 kWh/a 1404 kWh/aEnergiekennzahl 3,8 kWh/m² 19,5 kWh/m²0.80 Fr./m²a 3.90 Fr./m²aGrenzwert SIA 380/419,0 kWh/m²Zielwert SIA 380/47,5 kWh/m²Anforderung Minergie10,5 kWh/m²

117Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 7Planung und Optimierung7.1 Grundlagen derBeleuchtungsplanungInnenraum ist nicht gleich Innenraum. Umdie Beleuchtung für Innenräume festzulegen,ist es erforderlich, die Nutzung undden Nutzer zu kennen, die Sehaufgabe genauzu definieren und das Materialkonzeptmit Oberflächenbeschaffenheit, Farbkonzept,Glanzgrad, etc. zu kennen. DieDimensionen des Raumes müssen ebenfallsbekannt sein und innenräumliche Bezügemanifestieren sich wiederum im Beleuchtungskonzept.Anforderungen im privaten Wohnen unterscheidensich grundsätzlich von industriellenStandards. Im privaten Wohnenexistieren zudem keine Normen. Im beruflichenUmfeld ist weitgehend alles geregelt.Licht verleiht den Objekten Gestalt undsetzt Raum und Form, Farbe und Oberflächezueinander in Beziehung und machtsie wiederum wahrnehmbar. Licht selbstnimmt damit keine objekthaften Eigenschaftenan. Es wird lediglich durch die«Berührung» mit der Oberfläche eines Gegenstandessichtbar und damit auch spürbarund wird durch die Reflexion auf Flächenzum optischen Material.Licht bestimmt unser Zeitempfinden undlässt uns den Tagesrhythmus und denWechsel der Jahreszeiten erleben. Lichtlässt aber auch die Nacht zum Tage werden.Das künstliche Licht macht uns vomTageslicht unabhängig.Licht ermöglicht es, Räume zu modifizieren,ohne sie physisch zu ändern. Lichtkann Räume erweitern und verkleinern,Verbindungen schaffen oder Bereiche voneinanderabgrenzen und den OberflächenFarbe verleihen. Mehr noch: Licht lenktden Blick, steuert unsere Wahrnehmungund beeinflusst unsere Aufmerksamkeit.Licht schafft somit Wahrnehmungshierarchien.Licht kann aber auch Erinnerungenwecken, Assoziationen schaffen und Stimmungenauslösen.Dass das Licht nicht einheitlich handhabbar,sondern örtlich und zeitlich abhängigist, zeigen uns kulturelle Aspekte. Einenäusserst wichtigen Stellenwert hat derSchatten oder auch die Dunkelheit oderDunkelzone, die bewusst eingesetzt wird,um speziellen Raumzonen oder Räumenihren eigenen Charakter zu verdeutlichen.Es ist möglich, die physikalischen Eigenschafteneiner Beleuchtungssituation zuberechnen und zu messen, doch entscheidenschlussendlich ein äusserst komplexerSehvorgang und die subjektive Wahrnehmungüber den Erfolg eines Beleuchtungskonzeptes.Aus diesem Grunde kann sichdie Lichtplanung nicht auf die technischeKonzeption alleine beschränken, sondernmuss die Wahrnehmung wie auch zunehmendwahrnehmungspsychologische Aspektein die Überlegungen miteinbeziehen.Die Aufgabe besteht nun darin, dieLichtplanung als integralen Bestandteil einesarchitektonischen Gesamtentwurfeskonzeptuell und thematisch so auszuführen,dass eine visuelle Umgebung entsteht,welche die Bedürfnisse und Tätigkeitender Menschen berücksichtigt, ihr Wohlbefindenfördert und auf die Architektur eingeht,sodass die gewollte Lichtwirkungund damit einhergehend die Raumwirkungsich entfalten kann. Hauptkriteriumfür eine wahrnehmungsorientierte Lichtplanungkann nicht die Anzeige einesMessinstrumentes sein, sondern derMensch und die Art und Weise, wie dieBeleuchtung den visuellen Ansprüchen gerechtwird. Das Sehen ist ein informationsverarbeitenderProzess. Damit wird der visuellenUmgebung ein Inhalt zugesprochen,der mehr zu sein scheint als die reineBespielung optisch wirksamer Flächen. Der«Zuschauer» ist damit nicht der passiveRezeptor, sondern der aktive Faktor imWahrnehmungsprozess, der die Bilder seinervisuellen Umgebung aufgrund einerVielzahl von Erwartungen, Erfahrungenund Bedürfnissen konstruiert. Aus Nachhaltigkeits-Überlegungenwurde zudem

118Planung und Optimierungersichtlich, dass die Effizienz einer Beleuchtungnicht in der Lampe oder derLeuchte oder im Raum liegt, sondern imgesamten System Lampe (besser nochLampe und Vorschaltgerät), Leuchte (Reflektoren,Optiken, Thermomanagement)und Raum (Art der Verbauung, Raumdimensionenund Oberflächenbeschaffenheitwie Reflexionsgrad und Glanzgrad) zufinden ist. Diese Erfahrung hat auch einneues Verständnis für die Ablösung derEnergieetikette zugunsten des Minergie-Labels für Beleuchtungskörper generiert,obwohl damit noch keinesfalls sichergestelltist, dass das gesamte System funktioniert.Moderne Berechnungstools wie Reluxoder Dialux beziehen sich jedoch aufdie Raumfaktoren ebenso wie auf verlässlicheLeuchtendaten. Insofern hat die Zuverlässigkeitder Grunddaten sehr viel mitder Voraussage einer Lichtqualität und einerLichtquantität zu tun.Neben Bedürfnisanalyse, Nutzwertanalyse,Wirtschaftlichkeitsanalyse, EnergetischerAnalyse, die vielfach zur Entscheidungsfindungherangezogen werden, sinddie eigentlichen Arbeitsschritte in derLichtkomposition und deren DarstellungAbbildung 126:Grauplan mit eingezeichneterLichtführungAbbildung 127:Schnittdarstellungder Lichtführung

119Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 128:Grundriss desBüroraumes mitKommunikationszoneAbbildung 129:Anordnung der Beleuchtungskörper(Achtung Zone fürReflexblendung imBereich der «Überkopf-Beleuchtung»!)Abbildung 130:Zuordnung der Zonengemäss SIA2024 (42 Standardnutzungen)zu finden. Dabei kann das Imagebild, einMoodbord, lichttechnische und realistischeVisualisierungen, räumlichen Visualisierungenbis hin zur 3D-Darstellung, aberauch einfache Graupläne und Lichtplänedas richtige Medium sein, um ein Projektmöglichst nachvollziehbar dem Auftraggebernäher zu bringen.Der Phasenablauf gestaltet sich dabei ähnlichder Vorgabe SIA 108, Honorarordnungfür Elektroplanung, wobei die Phasen Vorprojektund Bauprojekt deutlich unterbewertetsind. Um einem Projekt gerecht zuwerden, sind deutlich höhere Arbeitsleistungenin diesen zwei ersten Phasen gefragt.Kunstlicht ist sehr präzise planbarund steuerbar. Gleichmässigkeit, Schattigkeit,Modulation, Formfaktor, Gestaltgesetze,Qualität und Entblendung von Beleuchtungskörpernkönnen genauestenseingesetzt und berechnet werden.7.2 Beispiel einer OptimierungDas Objekt ist ein Industriebau, der durchdie Materialisierung und die Raumhöhe(4,25 m) den Charakter verstärken soll.Der rohe Beton soll belassen und eine innereWand dunkelrot gestrichen werden.Der Sonnenschutz ist normal und die Fensterraumhoch.Das Gebäude als Ganzes (wir betrachtenlediglich einen Büroausschnitt exemplarisch)soll nach Minergie-P-Kriterien ausgeführtwerden. Installationen sind trotzdemeinfach zu halten, die Beleuchtungsstärkensind nach Norm zu planen, Leuchtenwenn möglich mit Minergie-Label, indirektstrahlendeLeuchten zur Akzentuierungder bereits hohen Räume, verwenden.Die Lichtverteilung im Raum kannmittels einem Beleuchtungsberechnungsprogrammberechnet und quantifiziertwerden.Eine erste Beurteilung der Bürozone ist ernüchterndund die Grenzwerte könnenknapp eingehalten werden. Potenzial istvorhanden, aber wer macht den erstenSchritt? Der Architekt, der das TageslichtundFarbkonzept erstellt hat? Der Elektroplaner,der aus Kostengründen weder Be-wegungsmelder noch Tagelichtsensor einplant?Der Lichtplaner, der ein einfacheresKonzept mit höherer Effizienz anstrebensollte? Selbstverständlich braucht es vereinteKräfte und keinen falschen Stolz, umzum Ziel zu gelangen.Wie weiter?Es ist ersichtlich, dass der Grenzwert knappeingehalten werden kann. Es sind nun Optimierungsmassnahmennotwendig. Wichtigdabei ist, dass alle offen sind, auch dieBauherrschaft. Nicht alleine der Fachplaner,der den Nachweis führt, ist dabei verantwortlich,sondern alle am Prozess Beteiligten.Aufgrund der Auswertung desNachweises kann bereits sehr direkt definiertwerden, in welche Richtung und mitwelchem Potenzial korrigiert werdenkann. Ein Gespräch mit dem Elektroplanerund der Bauherrschaft (Mehrkosten) lässtden Einsatz von Tageslichtsensoren undPräsenzmeldern zu. Das ergibt ein Bild derSituation aufgrund der Reduktion der Volllaststunden.Weitere Gespräche folgen. Der Architektist bereit, die Decke weiss zu streichen an-Kommunikationszone 200 lxGrossraumbüro 500 lx

120Planung und Optimierung[m]N864200,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 [m]1 : 250150 200 300 500 750Beleuchtungsstärke [lx]Abbildung 131:Falschfarbendarstellungder Beleuchtungsberechnungmit BeleuchtungsstärkeskalaAbbildung 132:Pendelleuchte(links) und Strahlerfür Kommunikationszone(rechts);Leuchten mit Minergie-Labelkönnendirekt auf toplicht.ch herunter geladenwerdenAbbildung 133:Chancenloser Versuch,Minergie zuerreichenClaris 2 Pendel euchte 2x49W MC ID dimmbarMINERGIE ® LeuchteReg.-Nr. Zu-00 9-dReg.-Datum 11 07.2008Pendel euchte Direkt/Indirekt m t Comfort-Raster 2 x 9W, für T16, Tochter euchte für DALI-Ansteuerung mitdigital dimmbarem elektronischem Vorschaltgerät, Gehäuse aus kantigem abgestuftenAluminium-Strangpresspro il, Abmessungen 1580mm x 150mm x 50mm, Profilse tenhöhe 3 mm,Umlaufender symmetr scher Rahmen Brei e= 0mm, auf Gehrung geschn tten, T tan pulverbeschichtet,Licht enkung mit Zel enraster-Technologie, einzelne Rastermodule aus hochwertigem Verbundwerkstoffgleichmäßig vakuumbedampft mit Reinstaluminium, m t Schutzsch cht aus S O2. Indirekt/direkteAbstrah charakter stik (6 :36) mit batwingförm ger, bre ter Lichtverteilung, Baldachin in abgestufterGehäuseform LxBxH 100 x 70 x 32. Gewicht: ,7 kg www.zumtobel.ch/ 215882LeuchtenkategorieLampenkategorie20°50° 80° 50°20°90°90°500060°5060°20030° 0° 30°C0 C 80 [cd 000 m] C90 C270PendelleuchteLeuchtstoffröhrenArtikelnummer 215882Eingesetztes VorschaltgerätEVG d gi al Tridonic one allVerwendete Messlampe T16/ 9Anzahl Lampen pro Leuchte 2Gemessene Leistung110 WGesamt ichtstrom 25° (Lumen) 8600Standby-Le stung0 5 WIntegrierte LichtregelungDimmungLeuchtenbetr ebswirkungsg ad 89 %Anteil Direk licht 37 %Abstrahlungdirekt-indirekt strahlendBlendklasse UGR im S andardraum

121Energieeffiziente Beleuchtung[m]N864200,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 [m]1 : 250200 300 500 750 1000Beleuchtungsstärke [lx]Abbildung 134:Die neu berechneteLichtverteilungzeigt trotz geringererLeistung höhereBeleuchtungsstärkenan den Arbeitsplätzen.AranoTechnische DatenBestückung2 x 5-35Wichtfa be840ich st om6600 lmUnte e Halb aum 70 0%Bet ebswi kungsg ad 98 0%Anschlussle stung 77 0 WVo schaltge ätH e fo meMaße ( - B - H) 1552 - 206 - 45 mmGewicht5,5 kgLichtstärkeverteilungPhi ips GmbHUnte nehmensbe eich gh ing – ofess onal ght ng Solutionsel 49 (0) 1803-888 333 infocente @philips comTPS642 2xTL5-35W/840 HFD C8-VH SMS ALUendelleuchte mit O C-M c olamellenop ik, silve coated,hochglänzend di ekt (70%) – indi ekt (30%) st ahlendlaches Gehäuse aus eloxie tem Aluminiumm t egelba em DA I-EVG und 5- ampen 2x35W/840m t Doppel-Seilabhängung und AnschlusskabelHochglänzende O C-Mic olamellenopt k mit 3D- amellen auss lbe besch chtetem Re nstaluminium,m t gleichmäßig umlaufendem RandRundumentblendet nach D N EN 12464-1( < 200 cd/m² bei 65º)efe ung inklus ve euchtmi tel,Seilabhängung und Anschlussle tungm MetalldesignSchutzklasse I, Schutza t I 20, ENEC 05, -Zeichen, CE-ZeichenBlendungsbegrenzungStand 2011-03-29 V 2 4) Das o o steht s ellve -t etend fü d e oduktfam l e und entsp cht n chtmme in a len Details de oduktbesch e bungClaris 2 Pendel euchte 2x49W MC ID dimmbarMINERGIE ® LeuchteReg.-Nr. Zu-00 9-dReg.-Datum 11.07.2008Pendel euchte Direkt/Indirekt m t Comfort Raster 2 x 9W, für T16, Tochter euchte für DALI-Ansteuerung mitdigital dimmbarem elektronischem Vorschaltgerät, Gehäuse aus kantigem abgestuftenAluminium-Strangpresspro il, Abmessungen 1580mm x 150mm x 50mm, Profilse tenhöhe 3 mm,Umlaufender symmetr scher Rahmen Brei e= 0mm, auf Gehrung geschn tten, T tan pulverbeschichtet,Licht enkung mit Zel enraster-Technologie, einzelne Rastermodule aus hochwertigem Verbundwerkstoffgleichmäßig vakuumbedampft mit Reinstaluminium, m t Schutzsch cht aus S O2. Indirekt/direkteAbstrah charakter stik (6 :36) mit batwingförm ger, bre ter Lichtverteilung, Baldachin in abgestufterGehäuseform LxBxH 100 x 70 x 32. Gewicht: ,7 kg www.zumtobel.ch/ 215882LeuchtenkategorieLampenkategorie20°50° 80° 50°20°90°90°500060°5060°20030° 0° 30°C0 C 80 [cd 000 m] C90 C270PendelleuchteLeuchtstoffröhrenArtikelnummer 215882Eingesetztes VorschaltgerätEVG d gi al Tridonic one allVerwendete Messlampe T16/ 9Anzahl Lampen pro Leuchte 2Gemessene Le stung110 WGesamt ichtstrom 25° (Lumen) 8600Standby-Le stung0 5 WIntegrierte LichtregelungDimmungLeuchtenbetr ebswirkungsgrad 89 %Anteil Direk licht 37 %Abstrahlungdirekt-indirekt strahlendBlendklasse UGR im S andardraum

122Planung und Optimierungstelle sie roh zu belassen. Damit steigt dieDeckenreflexion von 30 % bis 40 % aufüber 80 %.Der Lichtplaner hat das Problem, dass dieeingesetzte Leuchte bereits eine nachMinergie zertifizierte Leuchte ist. Was alsokann da noch verbessert werden?Es zeigt sich, dass bei der Raumhöhe durchden zurückgelegten Weg indirekt viel Lichtverloren geht. Der Direktanteil der Lichtverteilungkönnte verbessert und der Indirektanteillediglich zur Deckenaufhellungbenutzt werden. Diese Strategie funktioniertimmer wieder. Das Licht muss zurSehaufgabe gebracht werden. Gesucht isteine Leuchte, die für diesen Zweck einebessere Lichtverteilung ermöglicht.Statt einem Indirektanteil von 70 % solltedie gesuchte Leuchte den Hauptteil desLichtstromes nach unten abgeben. Dasverkürzt den Lichtweg direkt und je nachdem kann dabei auch die Leistung der Beleuchtungreduziert werden.Abbildung 138:Das ursprünglicheKonzeptAbbildung 139:Das optimierteKonzeptAbbildung 137:Nun wird die Anforderungerfüllt bzw.sogar übertroffen.Es könnte zusätzlichgedimmt und damitweitere Einsparungengemacht werden.Weitere BeispieleUntersuchungen in Spitälern haben gezeigt,dass die Energie für Beleuchtunghauptsächlich in der Verkehrsfläche gebrauchtwird. Das hat damit zu tun, dassmeistens Leuchtstofflampen oder Kompaktleuchtstofflampenin Gebrauch sind,die zwar schalt- und dimmbar sind, aberaus Rücksicht auf ihre Lebensdauer nachdem Einschalten mindestens 20 bis 30 Minutenin Betrieb sind. Zudem sind vielfachauch die Präsenzmelder nicht in der Lage,präzise zu detektieren. Bewegungsmeldersind teuer und das führt dazu, dass man soGrenzwert 25,7 kWh/m 2Minergie-Wert 14,0 kWh/m 2Projektwert 9,4 kWh/m 2BüroKommunikationBeleuchtungsstärke 710/620 lx 290 lxLeuchte 2/35 W (75 W) Erco Parscan1/35 W (45 W)Präsenzerfassung ja neinTageslichtregulierung janeinRaumreflexionen normal dunkelStorensystem Stoffstoren –SIA-380/4-Tool BeleuchtungObjektZusammenfassungProjekt Waha AG FlächenIndustr estrasse 9 Vorprojekt Projekt8050 Zürich 255 m²NettoflächeEnergiebezugsf äche EBF) 280 m²Faktor Nettofläche zu EBF 0 91Projekt-TypNeubauProjektstand Projekt SystemanforderungenProjektwert Grenzwert MINERGIE ZielwertBauherr Waha AG Vorprojekt kWh/m²MJ/m²MWhArchitekt Martin Mustermeyer architekten Zürich Projekt kWh/m² 9. 25.7 1 .0 10.1MJ/m² 30.6 8 .1 5.8 33.0MWh 2. 6.5 3.6 2.6Elektrop anung Ams ein Walthert AGZürich MINERGIE ECO Vorprojekt: Projekt: 60%Ams ein MINERGIEgrün = rot = n cht erfülltBeleuchtungsplanung Walthert AG erfülltZürichDefinition MINERGIE BeleuchtungErsteller Nachweis Ams ein Walthert AG3/ 1/ZürichGrenzwertZ elwertMINERGIEDatum 09.11.2008

123Energieeffiziente Beleuchtungwenige wie möglich einsetzt. Dasselbe Bildzeigt sich auch bei Büro- und Verwaltungsgebäuden.Untersuchungen haben gezeigt, dass sichbeispielsweise in Kommunikationszonen(Korridor) gut und gerne 90 % der Energieeingespart werden könnte, wenn Schaltungensofort und nicht zeitverzögert aufgrundeiner Lebensdaueroptimierung erfolgte.LED-Leuchtmittel sind beispielsweisedafür geeignet. Die Hürde liegt wohlnoch in den Preisen von Steuerungen undschnellen Sensoren. Ein einfaches Konzeptwürde darin liegen, dass jede Leuchte sointelligent wäre, selbst zu detektieren, obsich ein menschliches Wesen in der Nähebefindet oder nicht. Diese Intelligenzkönnte so weit gehen, dass sich Leuchtenzu Gruppen zusammen schliessen, umeine Gruppierung von Leuten zu beleuchten.Sobald sich Einzelne oder die Gruppebewegt, reagieren die Sensoren. Damitwürde das Licht dem Menschen folgenund nur da wirksam sein, wo sich jemandaufhält oder bewegt. Zumindest für denKorridorbereich eine wichtige Voraussetzung.Da jede Nutzung einen anderen Fokusbzw. eine andere Sehaufgabe hat, mussman Fallunterscheidungen vornehmen.Dabei bleiben Anforderungen an denRaum häufig dieselben, wenn auch verschiedenausformuliert. So ist das Bedürfnisnach Übersicht und nach Klärung derRaumbegrenzungsflächen häufig gegeben.Das Human-Sensitiv-Lighting-Konzept istnoch visionär, wird aber zunehmend realistischerin der Umsetzung. Im Wesentlichengeht es darum, dass wir heute die richtigenLichtquellen zur Verfügung haben,dass aber Steuerungselemente noch nichtdiesen technischen Stand aufweisen. Vorbehaltegegenüber Vernetzung tun ihr Übrigesdazu.Abbildung 140:Konventionell beleuchteterKorridor(oben) und Umsetzungdes Human-Sensitiv-Lighting-Konzepts (unten).

124Planung und Optimierung7.3 Nutzung von Tageslichtund LichtregelungAbbildung 141:Verteilung der Energie,die nur für Beleuchtungszweckegenutzt wird, amBeispiel des StadtspitalsTriemli.Abbildung 142:Energiebezug fürBeleuchtung in einemBüro- oderVerwaltungsgebäude(Beispiel)Tageslicht ist wieder «in». Im Zuge vonEnergieoptimierungen, anhand der NormSIA 380/4 und in der Umsetzung vonMinergie-Eco ist die Nutzung von Tageslichtwieder populärer geworden. LangeJahre wurde, auch aufgrund tiefer Energiepreise,die künstliche Welt des Innenraumeszur technischen Perfektion entwickelt.Lediglich Normen und Gesetze habendiese perfekte Welt mit minimalerFenstergrösse und vorgeschriebenem Aussenbezugals minimale Hygieneanforderungdurchkreuzt.Und wie sieht es heute aus? Zumindestaus Sicht der Lichtplanung viel erfreulicher.Auch wenn immer noch Sätze wie «genügendTageslicht» in Wettbewerbsausschreibungenauftauchen, so ist doch dieErkenntnis, dass Tageslicht wertvoll ist, allseitsanerkannt.Aussenbezüge und Tageslichteinflussebenso wie der Begriff der Tageslichtautonomieerleben eine Renaissance. Der Umgangzeigt sich in neuen Verglasungsartenmit erhöhter Selektivität, entwickelt an derUni Basel. Neue Sonnenschutzsysteme wieauch Blendschutzsysteme oder gar kombinierteSysteme geben dem natürlichenLicht die ihm zukommende Bedeutungund regulieren es dermassen gut, dassechte Mehrleistungen entstehen.Das Nivellieren eines Lichtniveaus machtaus energetischer Sicht natürlich Sinn. Undbei zunehmenden Gebäudetiefen wird dieBeleuchtung im Innern notwendig zur Lösungeiner Sehaufgabe. Um die Tageslichtautonomieaufgrund des Tageslichtquotientenverlaufeszu bestimmen, sind Messungenund Nutzungsprofile unabdinglich.Aber es gibt auch einfache grafischeSchätzmethoden, die gerade im Entwurfsprozessnützlich sind. Der Sonnenverlaufmuss für jeden Standort bestimmt werden.So entstehen ortsspezifische Sonnenstandsdiagramme.Mithilfe der grafischen Schätzmethoden inAbbildung 147 bis Abbildung 152 kanneine erste Aussage über den Tageslichteinflussgemacht werden. Wenn InnenräumeTreppenhaus 2%Einzel-, Gruppenbüro,2%Stationsbüro3%Untersuchung4%Ausguss, Steri4%WC Patientenzimmer,5%Patientenzimmer22%Aufenthalt 7%Besprechung21%Verkehr ohne Tageslicht4%Apotheke2%WC2%Diverse4%WC, Nebenräume8%Kommunikationszone31%VerkehrsflächeSpital, 50%Büro29%

125Energieeffiziente Beleuchtungdurch andere Gebäude verschattet werden(Innenstädte, verdichtetes Bauen),kann die Position festgelegt werden, beider der Himmel auf Tischhöhe geradenoch sichtbar ist. Dieser Punkt wird als Positionof No-skyline festgelegt. Davor (gegendas Fenster) ist genügend Tageslichtvorhanden. Dahinter für übliche Arbeitsanforderungenzuwenig Tageslicht. Um abzubilden,wie weit Tageslicht in die Raumtiefedringt, wird die 30°-Regel angewendet.Dabei wird schnell klar, dass die Brüstungshöhepraktisch keine Rolle spielt.Dafür bilden die Ausbildung des Sturzesbzw. auch mögliche Auskragungen dieGrenze für die Tageslichtnutzung (Abbildung148). Daraus folgt die Faustregel,dass die Tageslichttiefe rund der zweifachenlichten Höhe von Boden zu Sturz entspricht.Abbildung 143:Farbaspekte einesTageslichtablaufes0% 50%Abbildung 144:Schematische Darstellungeiner Konstantlichtregelung

126Planung und OptimierungAbbildung 145:Sonnengeometriemit Sonnenhöhe hund Azimuth A(Nordabweichung)Abbildung 146:Polares Sonnenstandsdiagrammfürdie geografischeBreite von 51°N(Köln, Erfurt,Dresden)Definition der ausreichenden Helligkeitnach DIN 5034-1 für seitliche ÖffnungenDer Tageslichtquotient (D) soll in halberRaumtiefe, in 0,85 m über dem Fussbodenund in 1 m Abstand von den beiden Seitenwändenbetragen:] im Mittel der beiden Punkte mindestens0,9 %, an einem der beiden Punkte mindestens0,75 %.] bei Räumen mit Fenstern in zwei benachbartenWänden 1,0 %. Möglichsthohe Reflexionsgrade der Raumbegrenzungsflächen.Das ähnliche Prinzip kann für Oblichtsituationenangewandt werden, wobei der30°-Winkel nicht zur horizontalen, sondernzur vertikalen Achse abgetragenwird. Aus der Grundrissdisposition wird ersichtlich,dass Wände den Lichtfluss bremsenbzw. reflektieren. Hellere Wände wirkendabei positiver als dunklere. GrosseRäume ohne Trennwände profitieren vomfreien Lichtfluss.Abbildung 147:No-Sky-LineAbbildung 148:Die 30°-RegelobenzPosition ofNo-skylinehNordenA0,85 mNordjeweils am 21. des Monats30°JuniNWNOHJuli + MaiAugust + AprilWest18 006.00Ost2HSeptember + MärzOktober + Februar15.0012.009.0030°November + JanuarDezemberSWSOHSüd2H

127Energieeffiziente BeleuchtungASchnittP 120,85 mADefinition der ausreichenden Helligkeitnach DIN 5034-1 für Oblichter] D m > 4 %, D min > 2 %. Berechnung sieheDIN 5034-3, vereinfachte Berechnungsiehe DIN 5034-6.] Möglichst hohe Reflexionsgrade derRaumbegrenzungsflächen, vor allem vonFussboden und Decke.Abbildung 149:Bezugspunkte fürdie Definition derausreichenden Helligkeitnach DIN5034-1 für seitlicheÖffnungena2aGrundrissAbbildung 150:Die 30°-Regel mussdurch Verbauungenund Verschattungenangepasst werden.Abbildung 151:Die 30°-Oblicht-RegelP 1P 21 m1 mAbbildung 152:Die 45°-Regel imGrundrissAbbildung 153:Definition desTageslichtquotienten45°45°30°ausreichend hellEaEi30°30°Tageslichtquotient D eines Punktes zur Kennzeichnung desTageslichtanteils in Innenräumen. Definiert als Verhältnis vonInnenbeleuchtungsstärke Ei zu Aussenbeleuchtungsstärke Ea.D = Ei/Ea in %nicht ausreichend hellausreichend hellnicht ausreichend hellD ist unabhängig von Himmelsrichtung, Zeit und geografischem OrtD ist eine Funktion der Fenstergrösse, der Fensterlage, des Reflexionsgradesund der Aussenverbauung.Beispiel: D= 3% mit Ei=300 lx für Ea=10 000 lx

128Planung und Optimierung7.4 Betriebsoptimierung inbestehenden BautenFür die Erneuerung einer bestehenden Beleuchtungsind fünf Varianten möglich:1. Ersatz von Leuchtmitteln2. Umrüsten von bestehenden Leuchten3. Leuchtenersatz4. Lichtregelung installieren oder bestehendeLichtregelungen optimieren5. Planung einer MinergiebeleuchtungDie Investitionskosten der Massnahmensind sehr unterschiedlich. Oft ist nicht diegünstigste Variante die wirtschaftlichste.Beispiel aus einer Detail-Analyse: Ineinem Schulzimmer kann durch folgendeMassnahmen der Strombedarf auf dasNiveau des SIA-Zielwertes gesenkt werden.] Ineffiziente Leuchten durch effiziente miteiner niedrigeren Lampenleistung und höheremWirkungsgrad (mindestens 75 %)ersetzen (Massnahme Nr. 12).] Die manuellen Schaltungen durch Präsenzmelder,kombiniert mit Tageslichtsensoren,ersetzen (Massnahme Nr. 21).] Als Sonnenschutz aussen liegende, verstellbareund helle Lamellen installieren(Massnahme Nr. 25).Gesamtplanung nach Minergie: Bei einerGesamtsanierung kann meist durchein neues Beleuchtungskonzept die effizientesteLichtlösung gefunden werden,insbesondere in Räumen, in denen fürLeuchten eine neue Positionierung möglichist.Ersatz von Leuchtmitteln (Retrofit)Massnahmen 1 bis 5 in Tabelle 47. Eine ineffizienteLampe (Leuchtmittel) wird1-zu-1 durch eine effiziente mit gleichemSockel ersetzt. Bei Lampen mit Sockeltypengemäss Abbildung 155 ist dieseMassnahme möglich.Hinweise] Für dimmbare Glüh- und Halogenlampengibt es spezielle Ersatz-Sparlampen;die Qualität dieser dimmbaren Sparlampenmag aber oft nicht zu überzeugen.] Dimmbare LED-Lampen sind erhältlich;die Mindestleistung des eingesetzten Dimmersist zu beachten; diese beträgt in derRegel 25 Watt.] Nur Sparlampen mit mindestens 20 000Schaltzyklen und maximal 60 SekundenAufstartzeit verwenden. Diese Angabenmüssen seit 1. September 2010 auf jederLampenverpackung deklariert sein.] Nur LED-Lampen mit einem Farbwiedergabeindex(R a oder CRI) von mindestens 80und einer Farbtemperatur von maximal4000 Kelvin verwenden. Diese Angabenmüssen seit 1. September 2010 auf jederLampenverpackung deklariert sein.] Unbedingt die Abmessungen beachten:einige Sparlampen oder LED-Lampen sindgrösser als die zu ersetzenden Glüh- oderHalogenlampen.Umrüsten von bestehenden LeuchtenMassnahmen 6 bis 11 in Tabelle 47. AlleLampen (ausser Glühlampen) benötigenein Betriebsgerät, welches den 230-Volt-Wechselstrom in eine andere Stromartumwandelt. Diese Geräte sind unterschiedlichbezeichnet: Vorschaltgerät, Betriebsgerät,Transformator, Netzteil, Treiber,Driver. Veraltete oder ungeeigneteBetriebsgeräte sind zu ersetzen.LeuchtenersatzMassnahmen 12 bis 16 in Tabelle 47.Wenn die Leuchtmittel wegen ungeeignetenSockeln oder Betriebsgeräten nicht ersetztwerden können und ein Umbau derbestehenden Leuchten nicht möglich ist,kommt der Ersatz von Leuchten in Frage;oft kann die neue Leuchte am selben Ortplatziert werden, so dass ein grösserer Installationsaufwandentfällt.] Rein indirekt strahlende Leuchten sindmeist sehr ineffizient, weil das Licht übereine mehr oder weniger helle Decke undgrössere Distanz reflektiert wird. Eine optimaleBeleuchtung ist in den meisten Fällendirekt strahlend, mit einem Indirektanteilzur Raumaufhellung.] Überdimensionierte Beleuchtungen sindkeine Seltenheit. Weil das menschlicheAuge so konstituiert ist, dass es ein riesigesHelligkeitsspektrum (Sonnentag: 100 000

129Energieeffiziente BeleuchtungLux, Mondnacht: 1 Lux) verarbeiten kann,auf kleine Helligkeitsunterschiede aber relativunempfindlich reagiert (600 Lux sindfür einen Menschen objektiv nicht von 500Lux zu unterscheiden), sollten Beleuchtungsanlagennicht überdimensioniertwerden; denn 600 Lux statt 500 Lux bedeuten20 % mehr Energieverbrauch, ohnedass das in der Regel wahrnehmbar ist.Lichtregelungen installieren oder optimierenMassnahmen 17 bis 25 in Tabelle 47.Lichtregelungen können unter optimalenBedingungen sehr hohe Einsparungenbringen. In vielen Fällen sind die Rahmenbedingungenaber nicht optimal: Zu wenignutzbares Tageslicht, falsche Platzierungvon Sensoren, keine Einregulierung vonSensoren und schliesslich ein hoher Eigenverbrauchder Regelung. Messungen zeigen,dass einfache Regelungen meist grössereEnergieeinsparungen bringen alskomplexe Systeme.Abbildung 154:Eine Funktion, verschiedeneBezeichnungen,z. B. BetriebsgerätE27 E14 GU10 GU5.3 (12 Volt)27 mm 14 mm 10 mm 5,3 mmAbbildung 155:Sockeltypen von RetrofitlampenAbbildung 156:Nicht ideale undoptimale Lichtverteilung

130Planung und OptimierungTabelle 47:Effizienzsteigerungenvon Beleuchtungen– die MassnahmenNr. Massnahmen Nutzen1 Klassische Glühlampen durch Sparlampen ersetzen. Leistungen +++von 100 Watt, 75 Watt, 60 Watt, 40 Watt oder 25 Watt werdendurch Sparlampen mit ca. 25 % der Glühlampenleistung ersetzt. Gewindetypen:E27 oder E14.2 Glühlampenspots durch LED-Spots ersetzen. Leistungen von 100 +++Watt, 75 Watt, 60 Watt, 40 Watt oder 25 Watt werden durch LED-Spots mit ca. 20 % der Glühlampenleistung ersetzt. Gewindetypen:E27 oder E14.3 Halogenspots durch LED-Spots ersetzen. Interessant vor allem für +++die weit verbreiteten Spots vom Typ «PAR 50» mit Sockeln GU 5.3,GU10, E27 und E14. 35 Watt Halogen entsprechen 4 Watt LED. Für50 Watt ist noch kein Ersatz verfügbar.4 Sparlampen im Aussenraum ersetzen durch spezielle Exterior- +Sparlampen oder LED-Lampen. Normale Sparlampen sind für denAussenraum nicht geeignet.5 Minderwertige Sparlampen ersetzen durch hochwertige und ++schaltfeste Typen (Schaltzyklen über 100000 Ein-Aus-Schaltungen)6 KVG durch EVG ersetzen. Bei Leuchten mit Leuchtstofflampen +können konventionelle magnetische Vorschaltgeräte (KVG) durchelektronische Vorschaltgeräte (EVG) ersetzt werden.7 38-mm- durch 26-mm-Röhren ersetzen. Leuchtstoffröhren (20 ++Watt, 40 Watt, 65 Watt, Durchmesser 38 mm) können durchLeuchtstoffröhren (18 Watt, 36 Watt, 58 Watt, Durchmesser 26mm) ersetzt werden; dadurch wird zusätzlich auch Lichtmenge erhöht,die Farbwiedergabe erhöht und die Lebensdauer der Lampenverlängert. Gleichzeitig wird ein Umbau auf elektronische Vorschaltgeräteempfohlen.8 High Efficiency statt High Output. Bei Leuchtstoffröhren der ++neusten Generation (Durchmesser 16 mm) können High-Output-Röhren (80 W, 54 W, 39 W) durch High-Efficiency-Röhren (49 W, 35W, 28 W) ersetzt werden, wenn eine um ca. 30 % zu hohe Beleuchtungsstärkegemessen wird (was nicht selten der Fall ist). In denmeisten Fällen muss das Vorschaltgerät ersetzt werden.9 T5-Adapter und Reflektor einbauen. Röhren mit 26 mm Durchmesser++und magnetischem Vorschaltgerät können durch Röhren mit16 mm Durchmesser ersetzt werden. Dieser Durchmesser von 16mm entspricht 5 Zoll, deshalb die Bezeichnung T5. Die ca. 5 cm kürzerenT5-Röhren werden durch ein Adapterstück ergänzt, in welchemsich ein elektronisches Vorschaltgerät befindet. Zusätzlichsollte ein Reflektor installiert werden, der das Licht nach unten richtet.Diese Massnahme ist nur bei offenen Balkenleuchten und inRäumen mit niedrigen Beleuchtungsansprüchen (z. B. Lager) empfehlenswert.10 Überdimensionierte Downlights umbauen. Häufig sind Downlights++in Verkehrsflächen zu hoch bestückt. Eine Beleuchtungsstärkevon 100 Lux ist ausreichend. Durch Ersatz des Betriebsgerätes kanndas Downlight umgerüstet werden. 1-lampige Downlights sind2-lampigen vorzuziehen. Für diese Massnahme ist bereits heute LEDdie wirtschaftlichste Lösung (Massnahme 13).11 Überflüssige Leuchten entfernen. Manche Leuchten brennenohne Nutzen oder es ist im Raum viel zu hell. Dann sollten einzelneLeuchten ausser Betrieb genommen werden.+++

131Energieeffiziente BeleuchtungNr. Massnahme Nutzen12 Decken- und Wandleuchten 1 zu 1 ersetzen. Eine ineffiziente ++Leuchte durch eine effiziente mit einer niedrigeren Lampenleistungund höherem Wirkungsgrad (mindestens 75 %) ersetzen.13 Downlights mit LED einbauen. Vor allem in Korridoren sind LED- ++Leuchten bereits heute die erste Wahl. In vielen Fällen können herkömmlicheDownlights mit Kompaktleuchtstofflampen durch LED-Downlights mit halber Leistung ersetzt werden.14 Lichtbänder mit Leuchtstoffröhren durch LED ersetzen. In der Decke +++eingelassene Leuchtstoffröhren (ca. 30 W bis 50 W pro Meter) durchLED-Lichtleisten ersetzen (10 W bis 20 W pro Meter)15 Stehleuchten erneuern. Ältere Stehleuchten mit 4-mal 55 W Kompaktleuchtstofflampen++können durch Stehleuchten mit 2-mal 55 W(oder 4-mal 28 W) und ca. 30 % Direktlichtanteil ersetzt werden.16 Tischarbeitsleuchten durch LED ersetzen. Glüh- oder Halogenlampen +++durch Tischarbeitsleuchten mit LED ersetzen. LED sind für diese Anwendunggeeigneter als Sparlampen (ca. 10 W bis 15 W LED proArbeitsplatz).17 Getrennte Leuchtengruppen. Die einfachste Lichtregelung ist die +Aufteilung einer Beleuchtungsanlage auf mehrere «Lichtgruppen».Statt einem Schalter sind dann beispielsweise zwei bis vier Schalterinstalliert.18 Zeitschaltuhren einbauen. Effizient und günstig ist es, mittels +Schaltuhr die Beleuchtung über Mittag oder am Abend abzuschalten.19 Minuterie einbauen. In Räumen mit kurzen Aufenthaltszeiten sind +++Minuterien (automatische Abschaltung nach 5 bis 15 Minuten) empfehlenswert.20 Bewegungsmelder installieren. In Korridoren, Garderoben, Lagern+++und ähnlichen Räumen mit längeren Zeiten ohne Personenver-kehr sollten Bewegungsmelder eingebaut werden, bei Räumen mitTageslicht kombiniert mit Helligkeitssensoren. Bevorzugte Schaltung:automatisch Ein und Aus (auto on/off).21 Präsenzmelder installieren. In Büros, Schulzimmer sollten manuelle++Schaltungen durch Präsenzmelder (bei Räumen mit Tageslichtkombiniert mit Helligkeitssensoren) ersetzt werden. BevorzugteSchaltung: automatisch Aus, manuell Ein. (d. h. das Licht geht nichtautomatisch an, sondern muss durch Knopfdruck aktiviert werden.)22 Bestehende Lichtregelung justieren. Das Lichtniveau ist häufig ++falsch oder nicht eingestellt oder die Verzögerungen dauern zulange, sodass es zu keiner Abschaltung kommt.23 Vorhandene Lichtsensoren umplatzieren. Aus architektonischen ++Gründen werden Lichtsensoren häufig falsch positioniert, sodass diegewünschten Schaltungen ausbleiben. Eine Neuplatzierung solltestrikt unter dem Gesichtspunkt der optimalen Tageslicht- respektivePersonenerkennung erfolgen.24 Konstantlichtregelungen mit Nachtabschaltung. Der Eigenstromverbrauch+von komplexen Regelungsanlagen ist beträchtlich;nur bei automatischer Nachtabschaltung des Standby-Verbrauchskann eine hohe Gesamteinsparung realisiert werden.25 Sonnenschutz optimieren. Der optimale Sonnenschutz ist aussenliegend, bedarfsgerecht verstellbar (Lamellen) und hell. Eine automatischeSteuerung ist noch besser, sofern sie funktioniert. Vor alleminnen liegende Markisen oder Vorhänge sind für die Tageslichtnutzungungeeignet.+++

132Planung und Optimierung7.5 WirtschaftlichkeitMehrere Angebote einholen: Es istempfehlenswert, mehrere Unternehmerangeboteeinzuholen, die Preisunterschiedekönnen enorm sein. Das günstigsteAngebot ist aber oft nicht das beste.Zuverlässigkeit, Garantiezeit und Beständigkeitdes Lieferanten sollten ebenfalls alsAuswahlkriterien dienen. Besondere Vorsichtist bei den vielen neuen Anbieternvon LED-Leuchten angezeigt.«Fantasie»-Preise in den Katalogen:Die Katalogpreise für Lampen, Leuchtenund Zubehör sind Preise für Einzelstücke.Bereits bei mittleren Stückzahlen werdenRabatte von 20 % bis 40 % gewährt. Beigrossen Bestellungen bieten die Lieferantenbis zu 70 % Rabatt. Beispiel: eineGrossbank bezahlte für 500 Stehleuchten,die gemäss Katalog über 1300 Fr. kosteten,nur gerade 400 Fr. pro Stück.Komplizierte Installationen machen esteuer: Sobald Elektroinstallationen verändertwerden, kann es schnell teuer werden.Eine Lampe oder Leuchte 1 zu 1 zuersetzen oder eine mobile Leuchte (StehoderTischleuchte) einzusetzen, kanngünstiger kommen, selbst wenn das Produktteurer ist, weil der Installationsaufwandentfällt. Bei der Nachrüstung vonLichtsensoren ist es empfehlenswert, diesean Orten bestehender Kabelanschlüsse zuplatzieren oder direkt in die Schalterdoseeinzubauen.Unterhaltskosten beachten: In einerWirtschaftlichkeitsrechnung müssen unbedingtdie Mehr- oder Minderaufwendungenbeim Unterhalt berücksichtigtwerden. Häufiges Lampenwechseln kostetnicht nur Geld für neue Lampen sondernauch für den Arbeitsaufwand beim Ersatz.Bei LED-Installationen ist dieser Aspekt besondersrelevant.Beispiel WirtschaftlichkeitsrechnungDas Beispiel geht davon aus, dass eine Restaurantbeleuchtung1 zu 1 ersetzt wird:] Die bisherige Anlage hat keinen Restwertund soll ohnehin ersetzt werden.] Es werden Leuchten ersetzt, also an derselbenPosition installiert, an denen die altenLeuchten waren; es ergeben sich nurminimale Installationskosten.] Der Vergleich zeigt die Wirtschaftlichkeitzwischen einer neuen konventionellen Lösungund einer LED-Variante mit EnergieundBetriebskosteneinsparungen.Tabelle 48:Einfache Wirtschaftlichkeitsrechnungfür die Beleuchtungeines RestaurantsKonventionelleBeleuchtungBeleuchtungmit LEDNutzungRestaurantFläche 300 m²Anzahl Spot-Leuchten 100Systemleistung der Leuchte 40 W 25 WInstallierte Leistung 4,00 kW 2,50 kWInstallierte Leistung 13,3 W/m² 8,3 W/m²Betriebsstunden 3600 h/a 3600 h/aEnergiekennzahl 48,0 kWh/m² 30,0 kWh/m²Energieverbrauch 14,4 MWh/a 9,0 MWh/aMittlerer Energiepreis 200 Fr./MWh 200 Fr./MWhEnergiekosten in 10 Jahren 28 800 Fr. 18 000 Fr.Ersatzlampe 40 Fr. 0Wechselkosten 20 Fr. 0Anzahl Wechsel in 10 Jahren 7 0Wartungskosten in 10 Jahren 42 000 Fr. 0Preis pro Spot-Leuchten inkl. Installation 150.00 Fr. 350.00 Fr.Installation 50.00 Fr. 50.00 Fr.Investition 20 000 Fr. 40 000 Fr.Gesamtkosten in 10 Jahren 90 800 Fr. 58 000 Fr.Amortisationszeit LED3,8 Jahre

133Energieeffiziente Beleuchtung7.6 Sparpotenziale bei derBeleuchtung in ZweckbautenDer Stromverbrauch der Beleuchtungen inZweckbauten ist bis heute kontinuierlichleicht gestiegen, wie man aus der Branchenstatistikableiten kann; im Schnittjährlich um ca. 0,5 %. Bis dato wurdenkeine nachweislichen Massnahmen ergriffen,um den Stromverbrauch für Beleuchtungin diesem Sektor zu senken. Mit einerReihe von Massnahmen wäre dies möglich:] Energieetikette für Leuchten: Analogder Lampen könnte eine Einteilung nachEffizienzklassen für die Leuchtenlichtausbeutegeschaffen werden. Das Modellkönnte sich am Bewertungsraster fürMinergie-Leuchten richten. Mit einem stufenweisenOut-Phasing von ineffizientenLeuchten könnte die mittlere Leuchtenlichtausbeutevon aktuell rund 40 lm/W auf60 lm/W gesteigert werden.] Optimierung der Planung: Mit derNorm SIA 380/4 «Elektrische Energie imHochbau» steht ein Instrument zur Planungvon energieeffizienten Beleuchtungsanlagen(und anderen Stromverbrauchern)zur Verfügung. Die Norm müssteschweizweit in den Vollzug gebracht werden.Für eine erfolgreiche Umsetzung isteine systematische Qualitätssicherung inder Planung und in der Ausführung zwingend.Die bisherigen Erfahrungen mit derMinergie-Beleuchtung zeigen bei der Umsetzunggrosse Mängel.] LED-Technik: Bis in zehn Jahren dürftedie Entwicklungsphase für LED abgeschlossensein und LED als Standardtechnologieim Einsatz sein. LED unterstützt die Massnahmen,wenn die Qualitätssicherung gewährleistetist.Mit diesen Massnahmen ist im Bereich derZweckbauten eine Einsparung von rund3000 GWh pro Jahr technisch problemlosmachbar (Abbildung 157). Da die typischeErsatzzeit für Beleuchtungsanlagen beirund 15 Jahren liegt, benötigt man von derEinführung einer Anforderung bis zur vollständigenUmsetzung der Massnahmenebenso lange.Verbrauch in GWh pro Jahr74374828180 8100 8060480 480 4905800400StrassenZweckbautenHaushalte54455670 5780 582046003700300151019982030 1840 17502006 2010Prognose 20112900800 500Prognose 2016 Ziel 20xxAbbildung 157:Sparpotenzial beider professionellenBeleuchtung in derSchweiz

134Planung und OptimierungAbbildung 158:Lichtverschmutzungüber EuropaAbbildung 159:Dunkelheit wirdzum Luxusgut, auchbei uns7.7 Nutzung der DunkelheitGrenzbereiche des Lichtspektrums sindproblematisch. Zu hohe UV- und IR-Expositionkönnen schaden. Zu hohe Lichtintensitäten(Laser) oder bestimmte Spektrenkönnen die Netzhaut schädigen. Insofernkann Licht im falschen Gebrauch durchausSchaden anrichten. Wie sieht es aber mitder Dunkelheit, der Nacht aus? Wir machenuns die Nacht immer mehr zum Tag,mutieren zur 24-Stunden-Gesellschaft.Seit den 50er Jahren wurde der natürlicheSchlaf um ca. 2 Stunden reduziert. Wirsind nicht mehr erholt, leben über die Verhältnissedes Körpers, gönnen ihm undauch den Augen und damit dem Hirn immerweniger Erholung bei gleichzeitig visuellerÜberschüttung. Es wäre also erstrebenswert,die Nacht wirklich dunkel zubelassen, den Sternenhimmel wiedersichtbar zu machen und dafür den Schlafzu schützen. Den Himmel nehmen wir niemehr so wahr, wie das vielleicht noch irgendwoim Zentrum von Australien oderder Sahara möglich ist. Die Umgebungsleuchtdichtensind meist so gross, dassSterne einfach ausgeblendet werden.LichtverschmutzungDie Auswirkungen des künstlichen Lichtsauf die Umwelt wurden in den letzten Jahrenzunehmend thematisiert. Die Problematikbasiert darauf, dass Licht im Übermasseingesetzt wird und sich zunehmendstörend auf die Umwelt auswirkt. AlsLichtverschmutzung (aus dem englischenLight Pollution) wird die künstliche Aufhellungdes Nachthimmels und die störendeAuswirkung von Licht auf Mensch und Naturbezeichnet.Auf Satellitenaufnahmen der Nasa kannman das in den Nachthimmel abgegebeneStreulicht gut erkennen. In den grossenBallungszentren von Europa ist die Lichtverschmutzungstark ausgeprägt, vor allemin Grossbritannien, Deutschland undItalien. Die Schweiz leidet ebenfalls unterLichtverschmutzung.Für Aussenbeleuchtungen formuliert dieOrganisation Dark-Sky Regeln, die im Nebeneffekthelfen, Strom zu sparen:] Regel 1: Fragen Sie sich grundsätzlichbei jeder Beleuchtung im Aussenraum, obdiese tatsächlich notwendig ist.] Regel 2: Beleuchten Sie von oben nachunten. So vermeiden Sie, dass Licht in dieAtmosphäre abstrahlt.] Regel 3: Achten Sie darauf, dass dieLampen abgeschirmt sind. Optimal ist es,wenn der Leuchtkörper nicht sichtbar ist.] Regel 4: Wählen Sie die richtige Beleuchtungsstärke.Und achten Sie darauf,dass die Beleuchtungsart der Situation angepasstist.] Regel 5: Die wenigsten Lampen müssendie ganze Nacht hindurch brennen. BegrenzenSie die Beleuchtungsdauer zeitlichsinnvoll.

135Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 8PraxisbeispieleAbbildung 160:Das Schulhaus Leutschenbachmit demSockelgeschoss, dreiObergeschossen mitSchulzimmern, demBibliothek- und Mediathek-Geschosssowie der Turnhalle.8.1 Schulhaus LeutschenbachZürichs leuchtende LernwerkstattDas Schulhaus Leutschenbach ist spektakulär:Innerhalb einer rings um verglasten,turmartigen Stahlkonstruktion sind dieRäume übereinander geschichtet. Korridore,wie man sie aus traditionellen Schulenkennt, gibt es nicht mehr. Die Schuleversteht sich als Werkstatt und Labor.Die Wahrnehmung der Umgebung istdurch die vollflächige Verglasung bis inden Kern des Gebäudes erlebbar. Die Innenwändebestehen aus geformtem Profilitglas.Die davon umschlossenen Räumevariieren in Grösse, Ausdehnung undHöhe und sind unterschiedliche Ausbildungendes gleichen architektonischräumlichen Gesamtkonzepts. Die schimmernden,lichtdurchlässigen Wände trennendie Räume akustisch, ermöglichenzugleich jedoch subtile optische Verbindungen:Tageslicht gelangt bis tief ins Inneredes Gebäudes und auch die Bewegungender Schüler zeichnen sich schemenhaftdurch das Glas ab.Die übererdigen Geschosse sind alle mitentblendeten Rasterleuchten belichtet.Die Leuchte ist in der oberen Zone der wellenförmigenSichtbetondecke eingebaut.Als integrierter Bestandteil der Decke istder Leuchtenteppich mit der Grundstrukturdes Gebäudes verwoben und verschwindetin der Perspektive. Das gleichmässigeLeuchtenraster zieht sich über alleBereiche und ist in Zonen mit tieferer Beleuchtungsstärkereduziert.Eine gleichmässige, ruhige Lichtstimmunglenkt nicht vom grosszügigen Ausblick indie städtische Umgebung ab. Keine Oberflächenmit erhöhter Leuchtdichte störenObjektSchulanlage LeutschenbachSaatlenfussweg 3,Zürich-SchwamendingenBauherrschaftStadt Zürich, Amtfür HochbautenArchitektChristian Kerez AG8045 ZürichLichtplanerAmstein + Walthert8050 Zürich

136Praxisbeispieledie Wahrnehmung im Gebäude. Und wieauf einer diffusen Lichtwolke gleich,scheint das Schulhaus zu schweben. In derDämmerung leuchtet es wie eine riesigeLaterne über dem neuen Stadtteil Leutschenbach.Die Komplexität der Strukturmit der Lichtführung zu vereinen, konntekeine Absicht sein. Die Zunahme derStockwerkshöhen hingegen, dieses Auflösender Pression im Erdgeschoss nachoben, der Versuch, mittels einheitlicherLichtführung diese Selbstverständlichkeitder Nutzung und Ausbildung zu zeigen, istfaszinierend. Keine Trennung von UnterundOberstufe, einheitliche Leuchtmittel,gut entblendete Leuchten, Minergie-Aspekte,Projektraum etc. waren Themen derSpielwiese Licht. Das Zurücktreten derLeuchten durch Entblendung und Integrationin den oberen Teil der wellenförmigenSichtbetondecke lässt das Gebäude einerseitsdurch die Materialien, aber auchAbbildung 161:Schnitt durch dasSchulhaus LeutschenbachAbbildung 162:Grundriss 1. Obergeschoss,SchulhausLeutschenbach, mitden Positionen derLeuchten

137Energieeffiziente Beleuchtungdurch die Lichtführung kristallin undgleichförmig erscheinen. Gegensätze, diesich auch in Lichtführung und Statik wiederfindenund sich trotzdem unterstützen.Das gleichförmig hohe Lichtniveau ermöglichtauch in der Kommunikationszone einenSchulbetrieb mit Projektunterricht.ProjektbeschriebUnter Federführung des Amtes für Hochbautender Stadt Zürich wurde 2002/2003ein zweistufiges Wettbewerbsverfahrenfür den Neubau eines Primar- und Oberschulhausesdurchgeführt, welches dasArchitekturbüro Christian Kerez gewann.Mit insgesamt 22 Klassenzimmern, einerDoppelsporthalle, Mediathek, Bibliothek,Mehrzwecksaal, Mensa, Kindergarten undeiner Reihe von Werkstätten und Spezialräumenhandelt es sich um das (nach derSchule Im Birch) zweitgrösste Schulhausder Stadt. Christian Kerez hatte die Jurymit einem ungewöhnlichen Konzept überzeugenkönnen: Während das umfangreicheRaumprogramm üblicherweise in einzelneVolumina gegliedert und nebeneinanderangeordnet wird, verdichtete er eshier zu einem kompakten Baukörper, sodass die Freifläche des neu entstehenden,sich zwischen Andreasstrasse und Hagenholzstrasseaufspannenden Andreasparksnur in geringem Masse tangiert wird. Als30 Meter hoch aufragendes Gebäude korreliertes mit den benachbarten Wohngebäuden,setzt einen Gegenakzent zu denkleinteilig strukturierten Wohnbebauungenaus den Nachkriegsjahrzehnten inSchwamendingen und wirkt als Zeichendes urbanistischen Aufbruchs im ZürcherNorden.Ungewöhnlich ist aber nicht nur die Stapelungsämtlicher Räume in einem einzigenBauwerk, sondern auch die Anordnungder Funktionsbereiche. Die Doppelturnhalle,zumeist ebenerdig oder in den Bodenvertieft angelegt, bildet den oberenAbschluss des Gebäudes. Einen stützenfreien,in seinen Abmessungen vorgegebenenRaum mit den übrigen Geschossenzu überbauen, hätte Probleme bei derLastabtragung ergeben. Daher entschiedensich Architekt und Tragwerksplaner zuder umgekehrten Lösung. Den statischenKern des Gebäudes bildet das als hinterdie Fassaden zurücktretende Fachwerkkonstruktionausgebildete vierte Obergeschoss,dessen Last über sechs Stützen indie Betonbox des Untergeschosses eingeleitetwird. Wie auf einem Tisch steht dieSporthalle auf dem vierten Obergeschoss.Zugleich aber sind die drei Schulgeschosseals Stahlgerüstkonstruktion von dieserEbene abgehängt. So ergibt sich eineRhythmisierung und funktionale Differenzierungdes Volumens: Die ErdgeschossundEingangsebene mit Mensa und Schülerclubwird vom Block der drei Klassenebenen,das vierte Obergeschoss mit Multifunktionshalle,Bibliothek und Mediathekvon der annähernd gleich proportioniertenBox der Sporthalle überfangen.Die gegenläufige Treppenerschliessung inder Mitte ermöglicht kurze und voneinandergetrennte Verbindungen für die Primar-und die Oberstufe. Die Klassenzimmerselbst, vom Grundriss her annäherndquadratisch, sind parallel zur nördlichenund südlichen Längsfront angeordnet. Dievon den Treppen erschlossenen Bereichedazwischen lassen sich im Einklang mit aktuellenpädagogischen Konzepten für denProjekt- und Gruppenunterricht verwenden;Korridore als reine Erschliessungszonengibt es in der Schulanlage Leutschenbachnicht. Eine mehrfache Funktion übernehmenauch die um die Schulgeschosseringsum vorgelagerten Balkonzonen: Siekönnen als Fluchtwege genutzt werden,fungieren als Verschattungselemente, dienenaber auch als Aufenthaltsbereicheund unterstützen somit die Flexibilität derKenndaten BeleuchtungDie Beleuchtung ist auf Basis der Richtlinien Gebäudetechnik,den Schulhausrichtlinien AHB, den Richtlinien BASPO und derNorm SN/EN 12464-1 mit Wartungsfaktor 0,8 geplant worden.Fertigstellung 2009Beleuchtete Fläche 9220 m 2Energiebedarf für Beleuchtung73 MWh/aProjektwert Beleuchtung 7,9 kWh/m 2Minergie-Zertifizierung 2009Kenndaten KostenBKP 233 Leuchten und Lampen600 000 Fr.

138PraxisbeispieleRaumnutzung. Neue Wege beschrittChristian Kerez schliesslich auch bei derMaterialisierung. Von den Treppenkernenund der Box des Untergeschosses (mitWerkräumen und Technikbereichen) abgesehen,gibt es keine klassischen opakenWände mehr.Die Abgrenzung der Klassenzimmer untereinanderund zu den Aufenthaltsbereichenin der Geschossmitte hin erfolgtdurch Konstruktionen aus transluzentemIndustrieglas, sogenanntem Profilit. Entstandenist eine informelle, urban anmutendeLernlandschaft mit Ateliercharakter– jenseits der Muffigkeit traditionellerSchulstuben. Und in der Dämmerungleuchtet das Schulhaus von innen wie eineriesige Laterne über dem neuen StadtteilLeutschenbach. (Quelle: Amt für HochbautenStadt Zürich)Abbildung 163:ErdgeschossAbbildung 164:Blick aus der Turnhalle

139Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 165:Der neue Plenarsaaldes Davoser Kongresszentrums8.2 Kongresszentrum DavosEnsemble aus Holz, Beton und LichtDer Haupteingang zur Talstrasse gibt demKongresszentrum Raum für eine grosszügigeVorfahrt und eine würdige Eingangssituation.Die einladende Geste des geneigtenDaches, welches sich bis in denEmpfangsbereich erweitert, wird mit Einzelleuchtenin Reihen platziert nachgezeichnet.Die Lichtbänder des Vordachessetzen sich im Innenraum fort und bindendie Raumgefüge durch die trennendeGlashaut zusammen. Die mit den freistrahlendenLeuchten erzeugte diffuseLichtstimmung setzt sich in der angrenzendenlanggestreckten Wandelhalle fort.Durch die hellen Raumoberflächen undAddition der Leuchten wird die Decke inder Perspektive zur leuchtenden Fläche.Ergänzend zu dieser Grundbeleuchtungsind tiefstrahlende Downlights zwischenden Lichtbändern platziert. Die unregelmässigePlatzierung der Downlights wechseltmit der Strenge der Lichtbänder. Freigesetzte Lichtschwerpunkte kontrastierenmit der diffusen gleichmässigen Ausleuchtung.Die durchgehende Wand in derWandelhalle kann für Ausstellungen mitWandfluterspots ausgeleuchtet werden.Diese Wandscheibe öffnet sich im Bereichder ehemaligen Bühne zum neuen Foyer,dem alten Plenarsaal von Ernst Gisel. Indiesem Bereich wurde auch das bestehendeLichtkonzept belassen. Über diegrosszügige Treppe und durchs Foyer gelangtman zum neuen Plenarsaal. Dieserwird von der imposanten Wabendeckebrücken-ähnlich überspannt. Die hell erleuchtetenWaben lassen die Deckenkonstruktionschwerelos erscheinen; die Rippenwerden zum schwebenden, dekorativenOrnament. Unter die RippenebeneObjektErweiterungsbauKongresszentrumDavos7270 Davos PlatzBauherrschaftLandschaft DavosGemeindeArchitektDegelo Architekten4052 BaselLichtplanerAmstein + Walthert8050 Zürich

140Praxisbeispielesind Lichtpunkte gependelt, welche, einemSternenhimmel gleich, den Raummystisch inszenieren.Alle Leuchten sind in ihrer Bauart und inihrem Einbau aufs Mindeste reduziert. Diefreistrahlenden Fluoreszenzleuchten sindrandlos deckenbündig eingebaut. Nur dieLampe ragt aus der Decke. In den Konferenzzimmernwird diese Leuchte um einenweissen Raster ergänzt, um im Kontext mitdem Raum die notwendige Entblendungzu gewährleisten. Die Wirkung von «Lichtaus dem Loch» wurde für die engstrahlenden,in der Decke versenkten Downlightsgesucht. Die filigranen Lichtpunkte im Plenarsaalsind als gependelte Stableuchtenmit freistrahlenden Niedervolt-Halogenlampenkonstruiert. Die anfängliche Idee,diese Leuchten in LED-Technik auszuführen,wurde im Laufe der Planung aufgrundder EMV-Störausstrahlung und der Störungder abhörsicheren Dolmetscheranlagefallen gelassen. Alle Leuchten sindregulierbar ausgeführt und sind eingebundenin verschiedene vorprogrammierteLichtszenen. Die Lichtszenen erlauben, jenach Tageszeit und Anlass entsprechend,den Raum von schattenlos hell bis zu dramatischdynamisch zu inszenieren.Der Anspruch, verschiedenste Lichtstimmungen,die vor allem auch Raumstimmungenerzeugen, mit möglichst vielenNutzeranforderungen in Übereinstimmungzu bringen, führte in der Auseinandersetzungmit den Räumlichkeiten undden Architekten zur eigentlichen Lichtlösung.Finanzieller Rahmen, vertikale Beleuchtungsstärkenzur Sicherstellung desSehkomforts in den Kommunikationszonen,Festlichkeit und feierliche Atmosphäre,Verschiedenartigkeit und Mehrzweckmussten erfüllt werden. Das Resultatzeigt den Spagat, allen diesen Anforderungengerecht zu werden. Im Nachhineinscheint eine Logik klar zu sein. Der Prozess,der dazu führt, beinhaltet immer einemehr oder minder aufwändige Optimierung.Gewollte Eindrücke überlagern sichmit überraschenden Effekten. Ein solchesBauwerk birgt immer wieder mehr Überraschungenals Absichten.Ein neues Wahrzeichen für DavosDavos hat eine lange Tradition als Kongressort.Albert Einstein eröffnete 1928die Davoser Hochschulkurse, die die intellektuelleElite Europas nach Davos brachten.Ende der 50-er Jahre fanden dann dieersten Medizinkongresse statt. WeitsichtigeDavoser entschieden 1967, ein Kongresshauszu bauen, das schrittweise zumKongresszentrum ausgebaut wurde. 2008gewannen Degelo Architekten aus Baselden Wettbewerb für das erweiterte Kon-Abbildung 166:Grundriss Kurparkgeschoss

141Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 167:neue Vorfahrt KongresshausDavosAbbildung 168:Eingangshalle mitBlick in WandelhalleKongresszentrumDavos

142Praxisbeispielegresszentrum, dank dem Davos seine Positionals führender Kongressort der Alpenausbauen kann.Architektur widerspiegelt die internationaleBedeutungDie Erweiterung des Kongresshauses Davosbindet den vorhandenen zerfasertenGebäudekomplex wieder zu einer Einheitzusammen, der in den grosszügigen Kurparkeingebettet wird. Der Haupteingangwird zur Talstrasse verlegt. Denn dort wirddem Kongresszentrum für eine grosszügigeVorfahrt und eine würdige EingangssituationRaum gegeben. Den eigentlichenAusgangspunkt der Erweiterung bildet deralte Plenarsaal von Ernst Gisel.Als Foyer des neuen Kongresssaales wirddieser einer angemessenen Nutzung zugeführtund kann in seiner Qualität erhaltenbleiben. Das Prinzip des um ein Geschosserhöhten Zugangs und des tiefer gelegtenSaales wird weitergeführt. Von der unterenEbene des Foyers betritt man denneuen Saal mit optimaler Grundrissgeometrie.Das Kongresshaus funktioniert sowohlals Einheit mit einem leistungsfähigenEingangsbereich für Grossanlässe, alsauch mit drei autonomen Teilen, die entkoppeltund völlig unabhängig voneinanderbetrieben werden können. Die Materialisierungmit Lärchenholz und Sichtbetonunterstützt das Zusammenwachsen derGebäude zu einem Ensemble. Damit widerspiegeltsich die internationale Bedeutungdes Gebäudes auch in seiner äusserenErscheinung.Kenndaten BeleuchtungDie Beleuchtung ist auf Basis SN/EN 12464-1 mit Wartungsfaktor0,8 geplant worden.Wandelhalle und EmpfangBeleuchtungsstärkeEm 450 luxFläche 1100 m 2Fluoreszenz-Leuchten 82 x 31 W + 160 x39 W = 8782 WHalogen-Leuchten 152 x 38,5 W = 5852 Wentspricht 13 W/m 2SaalMittlere Beleuchtungsstärke300 luxFläche 1390 m 2Halogen-Leuchten 307 x 10 W = 3070 WPendelleuchten 750 x 26 W = 19500 WFluoreszenz-Leuchten 25 x 39 W = 975 Wentspricht 17 W /m 2Kenndaten KostenBKP 233 Leuchten und Lampen780000 Fr.Fertigstellung 2010

143Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 169:Lichtwirkung der inder ZwischenschichteingebrachtenLeuchtstofflampennach innen undaussen8.3 Technorama WinterthurEin roter Faden führt durch das GebäudeAus der Not eine Tugend entwickeln. Sokönnte man den Planungsprozess für dasTechnorama Winterthur bezeichnen. DieAbsichten und Voraussetzungen seitensBauherrschaft und auch Architekten warenschnell einmal formuliert. Der Kostendruckwar gross. Die Vorstellung, für einmalkeine Leuchten in der Decke zu haben,führten mit der gewählten Materialisierungschnell dazu, sie in die Wände zu integrieren.Einerseits wird der Rhythmusdamit klar lesbar und die dahinterliegendeTechnik zwar sichtbar. Aber gerade dieserAspekt ist in einem Technorama gewollt.Die für den Umbau gewählten Materialienlehnen sich in ihrer Einfachheit und Zurückhaltungan das bestehende Gebäudean und nehmen dessen industriellen Charakterauf. Die Tragstruktur des überstehendenFoyerkanals ist aus Beton, währenddessen Fassaden mit transluzentenScobalit-Sandwichelementen verkleidetsind. Der Eintritt in den als Vordach dienendenKanal erfolgt stufenweise: Der äussereAbschluss ist mit einem Industrie-Rolltor versehen, während ein zurückversetzter,seitlich aufrollbarer Industrievorhangaus weissem und transparentemKunststoff zusammen mit einem Wärmevorhangals Windfang den eigentlichenZutritt ins Gebäude gewährleistet. Die seitlichenVerkleidungen der Anlieferungsrampesind aus Scobalit-Lichtelementplatten.Dieses Spiel mit den Materialien undder Präsentation der Technik ist eine Thematik,die der Absicht des Technoramasentspricht. Es ist auch der Versuch, mit mi-ObjektNeugestaltung EingangsbereichundRestaurant, Technorama,Technoramastrasse1, 8404WinterthurBauherrschaftStiftung Technorama,WinterthurArchitekten undBauleitungDürig & Rämi AG8004 ZürichLichtplanerAmstein + Walthert8050 Zürich

144Praxisbeispielenimalen Mitteln den grösstmöglichen Effektzu erzeugen. Alle Massnahmen sindeinfach und wurden in Zusammenarbeitmit den Architekten erarbeitet. Es handeltsich um hinterleuchtete Scobalit-Platten,unterleuchtete Raumkörper, aufgeständerteGarderobenhalter. Allesamt Massnahmen,die eine schwächere oder stärkereWirkung haben, aber zusammen etwasNeues und Selbstverständliches entstehenlassen, das schon immer so hättesein können.Die Abbildungen zeigen die transluzenteLichtwellplatten-Fassade des Raumkanals,die mit Leuchtstofflampen hinterleuchtetsind, deren Licht sich im roten Epoxidharzbodenspiegelt; die Fassaden der Kassen-Rondelle sind mit farbigen Leuchtstofflampenbestückt, deren Licht sich farbig ander abgehängten Decke aus Streckmetall-Paneelen und am Boden reflektieren; dieSitzbänke, im Bild in der Garderobe, sowiedie Ausstellungsmöbel im Shop sind bodennahmit weissen Lampen und roterKunststoffabdeckung bestückt, sodass sieim Raum zu schweben scheinen; schliesslichsind die Regale im Shop mit glänzendenSilber- und Schwarztönen gestrichen.Kenndaten BeleuchtungEnergiebezugsfläche (EBF) 1121 m 2Messwert Beleuchtungsstärke275 LuxEnergieverbrauch Beleuchtung10,21 kWh/m 2 aKenndaten KostenBKP 23 Elektroanlagen626 232 Fr.AnalyseDas Technorama in Winterthur wurde1975 bis 1979 geplant und 1982 eröffnet.Das Museum, das mit 250 000 Besuchernpro Jahr eine der meist besuchten festenAusstellungen der Schweiz ist, zählt zuden weltweit führenden Science Centers,in dem die Besucher mittels Experimentenauf spielerisch-lehrreiche Art unmittelbareErfahrungen mit Phänomenen von Naturund Technik machen können. Seine stetigwachsenden Besucherzahlen (Verdoppelungzwischen 1993 und 1999!, bis zu3 000 Besucher an Regen-Sonntagen!) habeneine Neugestaltung des Eingangsbereichsund Anpassungen der Besucherinfrastrukturdringend notwendig gemacht,so dass im Frühling 2000 ein Wettbewerbfür die baulichen Veränderungen ausgeschriebenwurde. Dürig & Rämi gewannenden Wettbewerb und wurden mit der Planungdes Umbaus beauftragt.Gebäude aus den 60er und 70er Jahrenhaben vielfach keinen guten Ruf – manverbindet mit ihnen überbetonte undüberstrapazierte Rationalität und Funktionalitätund sagt ihnen vielfach auch Mängelim Konstruktiv-Technischen nach, dasie in der Nachkriegshochkonjunktur aufdie Schnelle entstanden sind. Das Technoramaist vor dem Museumsboom der 80erJahre entstanden und ähnelt eher einemsachlich-nüchternen Industrie- oder Gewerbebauals einem Museum.Es ist jedoch konstruktiv solide gebaut undfunktioniert als Behausung für die Technorama-Ausstellungen.Deshalb beschränkensich die von den Architekten vorgeschlagenenEingriffe im Eingangsbereich,dem Restaurant, der Orientierung innerhalbdes Gebäudes sowie der funktionellenund räumlichen Beziehung des Hauseszu den Aussenräumen auf ein Minimum.Eine minimale, aber präzise architektonischeMassnahme sowie die Verlagerungdes Restaurants von seiner zentralen aneine periphere Lage lösen die funktionalenInfrastrukturprobleme rund um den Eingangdes Technoramas auf einmal: Einneuer, längsgerichteter und durchgehenderRaum-Kanal als zentrale Erschliessungsachse.Die komplizierte Eingangslösungvor dem Umbau wurde durch einengeschickten und intelligenten Flächentransfergelöst, indem das Restaurant verschobenwurde. Diese Verschiebung hatzur konsequenten Klärung der Eingangssituationmit Garderobe und Shop auf dereinen und Treppenhäuser und Restaurantauf der anderen Seite des zentral eingeschobenenRaumkanals geführt. Die Positionierungdes Kanals ermöglicht vielfältigsteräumliche Verknüpfungen undSichtbeziehungen zwischen Kanal undden entlang einer Strasse angedocktenEinrichtungen und Räumlichkeiten. DerRaumkanal verbindet den Vorplatz der Ein-

145Energieeffiziente Beleuchtunggangszone mit dem rückseitigen Ausgangzum Park. Er ist gleichzeitig Foyer, Eingang,Pausenraum, Kommunikationsort,Orientierungshilfe und Wiedererkennungsmerkmalals Treffpunkt. Das Technoramaerhält dadurch eine neue, zentraleMitte als einprägsames und attraktives Zeichen,das mit seinem rot eingefärbten Bodenaus Epoxidharz gleichzeitig ein heitererWillkommensgruss für die Besucherund herausragendes Merkmal des neuenTechnoramas ist. Der rote Teppich erweitertsich als roter Kunstrasen auch auf denanliegenden Innenhof, der mit seinergrossflächigen Verglasung zwischen denbeiden Versorgungskernen den neuenFoyerkanal belichtet. Der Innenhof wirdsomit zu einer dreigeschossigen räumlichenErweiterung des Foyerkanals.Der rote Teppich dehnt sich auch auf denlinksseitig anliegenden Garderobenbereichund den Shop sowie auf den gegenüberliegendenInnenhof aus. Die zentralePositionierung des Foyerkanals ermöglichtAbbildung 170:Neuer zentralerVerteilkorridor imTechnoramaAbbildung 171:Zusatzkasse in derEingangshalle

146Praxisbeispielevielfältigste räumliche Verknüpfungen undSichtbeziehungen zwischen Kanal undKasse-Garderobe, Shop, Ausstellungsräumenund Hof. Das von Klaus Architekten,Mettmenstetten ausgeführte, neue Restaurantmit seinem Garten-Aussenbereichbefindet sich rechts vom Eingang, peripherauf der Sonnenseite.Der rote Foyerraum verbindet die beidenbestehenden Treppenhäuser zu einem gutfunktionierenden, internen Erschliessungssystemund stellt einen attraktiven Durchblickzwischen dem Eingang und demrückseitigen Park her.Der Foyerkanal schiesst an beiden Endenzeichenhaft aus dem Baukörper heraus,den Eingang am Vorplatz sowie den parkseitigenAusgang markierend. Er verbindetsomit die zentralen Aussenräume desTechnoramas: Vorplatz, Innenhof undrückwärtige Erschliessung zum Park.Wind und rufen dadurch verschiedensteLichtreflektionen hervor, ähnlich der Spiegelungdes Lichts in sich bewegendemWasser. Die Konzeption der Eingangsfassadelehnt sich an den spielerisch-phänomenologischenInhalt der Ausstellungenim Technorama an.Der Umbau des Technoramas lehnt sich inseiner Einfachheit und seiner Detaillierungmit günstigen, industriell vorgefertigtenMaterialien nicht nur an den industriellenCharakter des Gebäudes an. Er widerspiegeltvielmehr auch die experimentelle Verspieltheitund den phänomenalen Charakterder Exponate im Science Center. Diegewählten Materialien spielen förmlichmit Licht- und Spiegeleffekten, glänzendenOberflächen und starken Farbtönen.GrundlagenDurch den minimalen volumetrischen undinfrastrukturellen Eingriff beschränkensich äusserliche Veränderungen am Hausauf ein Minimum. Es drängen sich auchkeine massgeblichen Veränderungen anden Fassaden auf, da sie belichtungs- undwitterungstechnisch den momentanenAnsprüchen voll genügen und eine umfassendeFassaden-Renovation mit einer besserenthermischen Dämmung in einigenJahren weit wirkungsvoller gestaltet werdenkann. Die bestehende, je nach Lichteinfallgold-schwarz schimmernde Industrieblech-Fassadesoll auch nicht verändertwerden, da sie zum unverwechselbarenäusseren Merkmal des Technoramas gewordenist und in ihrer Zurückhaltung aufdie Wichtigkeit und Bedeutung des Inhaltsdes Museums verweist – der Inhalt ist derStar und nicht die Hülle.Die Eingangsfassade wurde vom amerikanischenKünstler Ned Kahn aus Kaliforniengestaltet. Seine Skulptur Wind Vail, wasWindsegel bedeutet, besteht aus 40’000quadratischen Aluminium-Plättchen, diefrei schwingend in einem riesigen, 75 mauf 15 m messenden, der Eingangsfassadevorgelagerten Aluminiumrahmen aufgehängtsind. Die Plättchen bewegen sich im

147Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 172:Neuer Korridor imPsychiatrischen ZentrumAppenzell mitspeziell entwickeltenPendelleuchten8.4 Psychiatrisches ZentrumAppenzellInterpretierte TraditionDas Lichtkonzept verfolgt das Ziel, mit einfachenMitteln ein wohnliches Ambientezu erzeugen. Die Entwicklung der Spezialleuchtenerfolgte im gleichen Spannungsfeldvon Tradition und moderner Adaptionwie der Innenausbau. So unterstützen dieDeckenleuchten aus satiniertem Glas undeinbrennlackiertem Metall einerseits dietraditionelle Raumwirkung. Die reduzierteFormgebung verleiht ihnen jedoch aucheinen Hauch klassischer Moderne. Aufgrunddes hohen Leuchtenwirkungsgradeserfüllen sie zudem die Kriterien desMinergie-Standards. Durch eine schmaleDeckenfuge zeichnet sich auf der Deckeeine dezente Korona ab, welche derLeuchte eine gewisse Leichtigkeit verleihtund sie gleichsam unter der Decke schwebenlässt. Gleichzeitig dient diese Fuge zurKontrolle des Wärmehaushalts von Leuchtmittelund Vorschaltgerät. Die Grundformder Deckenleuchten findet sich auch inden Pendelleuchten in den höheren Erschliessungszonenund im doppelstöckigenEingangsbereich wieder. In den Aufenthaltsräumenzeigt sie sich in einerKomposition von vierarmigen (kleeblattförmigen)Kronleuchtern. Die Beleuchtungsmassnahmenin den anderen Räumlichkeitenwie Büros, Patientenzimmer undNasszellen zeichnen sich ebenfalls durcheine einfache Formgebung aus, die sich andie klare Sprache des Innenausbaus anlehnt.Das Ziel, eine warme Wohnlichkeitund Geborgenheit zu schaffen, die in keinerWeise an einen Spital erinnert aberObjektPsychiatrisches ZentrumAppenzell9100 Herisau/ARBauherrschaftKanton Appenzell-AusserrhodenArchitektenHarder SpreyermannArchitektenETH/SIA/BSA AG8004 ZürichLichtplanerAmstein + Walthert,8050 Zürich

148Praxisbeispieleauch eine helle Atmosphäre, die einenschnelleren Heilungsverlauf begünstigt,konnte so klar erreicht werden.Wohnlicher Charakter bei absoluterEinfachheitDie 1908 von der Winterthurer ArchitektengemeinschaftRittmeyer & Furrer fertiggestellteIrrenanstalt des Kantons Appenzell-Ausserrhodenin Herisau ist eine derbekanntesten ihrer Art in der Schweiz –auch ihrer für die damalige Zeit innovativenAnlage und Architektur wegen. DieAnlage wurde nach britischem und deutschemBeispiel in der Philosophie des«Non-restraint systems» erstellt, derzwangfreien Behandlung. Diesem Prinzip,das den Kranken möglichst viel Freiheit gewährteund auf Wartpersonal statt aufMauern und Gitter setzte, entsprach einebauliche Komposition aus verschiedenenunabhängigen Pavillons in einer weitläufigenGartenanlage. Die Gebäude werdencharakterisiert durch den ausgeprägtenHeimatstil und ihre Einbettung in die Landschaft.Als architektonische Gegenbewegungzu Historismus und Jugendstil wollteder Heimatstil modern und hygienisch sowietraditionsbewusst in einem sein. Licht,Luft und Sonne, die Prämissen der Moderne,prägten auch Heimatstilbauten. Sowurde in Herisau Wert auf gute sanitäreEinrichtungen, Strom- und Wasserversorgungund eine Ausrichtung aller Gebäudenach Süden, zum Licht hin, gelegt. Zugleichsollten sie einen freundlichen, keinenspitalmässigen Eindruck machen, sichnicht allzu sehr von der landläufigen Bauartentfernen, sozusagen einen villenartigenCharakter haben, damit sich die Krankendarin möglichst wohl und heimischKenndaten BeleuchtungDie Beleuchtung ist auf Basis der VDI-Richtlinien 6008 und derSN/EN 12464-1 mit Wartungsfaktor 0,8 geplant worden.Beleuchtete Fläche 2010 m 2Energiebedarf für Beleuchtung32,7 MWh/aProjektwert Beleuchtung 16,3 kWh/m 2Fertigstellung, Minergie-Zertifizierung 2010Kenndaten KostenBKP 233 Leuchten und Lampen168 000 Fr.fühlen. Dieselben Leitsätze bestimmtendie tiefgreifende bauliche Erneuerung desHauses über hundert Jahre später. Eingrösstmöglicher Erhalt der bestehendenBausubstanz und die Stärkung des gesamtheitlichenErscheinungsbildes der Anlagewaren die Hauptanliegen von HarderSpreyermann Architekten aus Zürich. Zugleichmussten sie das historische Gebäudean die funktionalen Anforderungender heutigen Psychiatrie und an zeitgemässebautechnische und energetische Standardsanpassen. In einer Haltung des Weiterbauenshaben sie mit tiefgreifendenUmbauten und einem neuen Anbau dasHaus zu einem neuen Ganzen transformiert.Der Einbau eines Bettenliftes mit den erforderlichenErschliessungsflächen, die erforderlichenDiensträume an zentralerLage und die Anbindung an den unterirdischenErschliessungskanal konnten mit einemneuen, grösseren Mitteltrakt gewährleistetwerden. Im Innenraum schafft derneue Mitteltrakt einen prominenten neuenEingang mit einer zwei- geschossigen Eingangshalle.Der breite bestehende Korridorund die Vorplätze der historischenTreppenhäuser bilden zusammen mit demneuen Vorplatzbereich des Aufzuges eingrosszügiges Raumgefüge. Die charakteristischevolumetrische Gliederung des Gebäudesan der Nordfassade schafft darineine gute natürliche Belichtung und attraktiveAusblicke. Die Erschliessungsräumewerden so zu attraktiven Bewegungs-,Begegnungs- und Kommunikationsortenfür die Patienten.Eine wesentliche programmatische Anforderungdes Umbaus war die Anpassungder Patientenzimmer an heutige Standards.Es wurden 14 Ein- und 13 Zweibettzimmergeschaffen, die sich mit den hohenFenstern zur Landschaft orientieren.Die Aufenthaltsräume profitieren von derräumlichen Qualität der historischen Bausubstanz.Die grossen Säle orientieren sichmit erkerartig auswölbenden Fensternzum einzigartigen Panorama und machenmit den hundertjährigen Betonunterzügendie Modernität der damaligen Baukonstruktionsichtbar.

149Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 173:Blick nach oben imzweigeschossigenEingangsbereichAbbildung 174:Grundriss ErdgeschossAbbildung 175:Grundriss 2. Obergeschoss

150PraxisbeispieleDer Innenausbau ist im Hinblick auf heutigeAkustik- und Brandschutzanforderungenvollständig neu konzipiert. Die Qualitätendes historischen Bestandes warenaber die Referenz für die innere architektonischeNeuinterpretation. Kräftige TürundFenstereinfassungen, prägnante Sockelleistenund täferartige Wandverkleidungenmit integrierten Schränken undRegalen schaffen gesamtheitliches, traditionellanmutendes Intérieur. Die Linoleumbödenführen die historische Materialisierungder Bodenbeläge weiter. Das braunrotgestrichene Holzwerk schafft mit denLinoleumböden in warmen Rot-, BraunundGrüntönen eine Wohnlichkeit, welchedie Erinnerung an das originale Intérieurermöglicht.Abbildung 176:Zugang zum KorridorbereichAbbildung 177:Aufenthaltsraum

151Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 178:Ansicht der KantonsbibliothekbeiDämmerung8.5 KantonsbibliothekLiestalLeuchtturm für BücherDie gelbgrünen Böden und Möbel bildeneinen bewusst gestalteten Kontrapunkt zuden warmen Brauntönen der hölzernenTragstruktur. Leuchtstofflampen erzeugeneinen Lichtteppich, der sich gleichmässigüber die Geschossebenen legt. Wer dasGebäude betritt, taucht ins Licht. BeimVerlassen geht der Besucher aus dem Lichtheraus. Ein Effekt, welcher durch dieasymmetrische Anordnung der Deckenleuchtenzwischen den alten Balken erzeugtwird. Die einfachen Leuchtstofflampensind nicht in der Mitte des Rechtecksvon Primär- und Sekundärstruktur der Balkenmontiert, sondern am Rand. Damitentsteht ein Lichtspiel, welches beim Betretendes Raumes die Leuchten zeigt,sichtbar werden lässt und sie beim Verlassendes Raumes im Verborgenen verschwindenlässt. Zudem entsteht innerhalbeines Deckenfeldes ein Lichtverlauf,der dem Betrachter die Orientierung imRaum im Unterbewusstsein verankert.Diese Lichtthematik wurde einem Kirchenkonzeptvon Rudolf Schwarz entlehnt. DasKonzept der Beleuchtung ist bestechendeinfach: Pro Geschoss sind offene Balkenleuchtenin einem regelmässigen Raster ander Decke montiert. Das diffusweiche Lichtder Leuchtstofflampen wird direkt in denRaum verteilt. Durch diese einfache Anordnungkonnte eine extrem homogeneLichtverteilung bei sehr hoher vertikalerBeleuchtungsstärke erreicht werden. DieAnalyse der Sehaufgabe und der kommunizierteKompromiss erlaubte es, das Kriteriumder Ergonomie weniger stark zu gewichten:Offene Leuchten werden in vielenFällen nicht eingesetzt, da sie den Betrachterblenden können. Die Sehaufgabein der Freihandbibliothek wird jedochdurch das Auffinden von Büchern und dasLesen definiert. In beiden Fällen ist dieBlickrichtung parallel oder eher nach untengeneigt. Somit entzieht sich das Augeder eigentlichen Blendproblematik. DasObjektKantonsbibliothekBaselland4410 LiestalBauherrschaftBau- und UmweltschutzdirektionKanton Basel-Landschaft,Hochbauamt4410 LiestalArchitekten undBauleitungLiechti Graf Zumsteg5201 BruggLichtplanerAmstein + Walthert8050 Zürich

152PraxisbeispieleResultat ist eine homogene Lichtverteilungmit homogener vertikaler Beleuchtungsstärke.Messungen an den Bücherregalenhaben gezeigt, dass der berechnete durchschnittlicheBeleuchtungsstärkewert von200 Lux weit überschritten wird.Die Fensternischen sind abends mit zusätzlichenEinbauleuchten seitlich des Fensterserhellt. Ein Lichtband am unteren Rand derNische betont die Struktur der Kastenfensternachts. Bei Dunkelheit wird zudem derGlasaufbau zum strahlenden Leuchtturm.Zwei Werfer mit je 150 W Leistung erhellendie weisse Decke so, dass keine direkteStrahlung nach aussen gelangt.Dank dem einfachen Aufbau der Balkenleuchteohne Diffusor konnte ein gerechneterWirkungsgrad der Leuchten zwischen95 % und 105 % erreicht werden.Dies war umso wichtiger, als der Bauherranstelle der üblichen 200 Lux eine höhereBeleuchtungsstärke von 300 Lux forderte.Zudem erschwerten die dunklen Holzdeckendie Beleuchtungssituation, da sie nurwenig Licht reflektieren. Hinzu kommt,dass durch die schmalen Kastenfenster nurwenig Tageslicht in die Räume gelangt.Während das Dachgeschoss dank desGlasaufbaus tagsüber hell genug ist, müssendas erste und zweite Obergeschossimmer künstlich beleuchtet werden. Trotzdes Lichthofes fällt nur wenig Tageslichtaus dem Dachgeschoss in die unteren Etagen,da das Licht seitlich in die gläserneLaterne einfällt. Die Decke des Glasaufbausist lichtundurchlässig.Die ersten Simulationen der Beleuchtungssituationzeigten, dass die geforderteLichtstärke von 300 Lux mit der geplantenBestückung nicht überall erreicht werdenkonnte. Zusätzliche Leuchten zu installierenwar nicht möglich, da der nach Minergiezulässige Energieverbrauch mit dergeplanten Bestückung bereits erreichtwurde.AnalyseIm Jahr 1998 schrieb die Bau- und Umweltschutzdirektiondes Kantons Basel-Landschaft einen Architekturwettbewerbaus. Bei der Neugestaltung des historischenGebäudes sollten die Tragwerkstrukturund die Dachform erhalten bleiben.Das Architekturbüro von PeggyLiechti, Andreas Graf und Lukas Zumstegentschied den Wettbewerb für sich mit einemKonzept, bei dem Alt und Neu zu einerunzertrennbaren Gesamtheit verschmelzen.Der Glasaufbau überhöht dieursprünglich markante Dachform. Die Architektenumhüllten das Gebäude bis aufdie Höhe des ersten Geschosses mit Biberschwanzziegelnund liessen damit einenkubischen Dachkörper entstehen, der aufden Sockelbau aufgesetzt wirkt. Die mitbreiten Kupferblechen gefassten Kasten-Abbildung 179:Korridor (KantonsbibliothekLiestal)Kenndaten BeleuchtungEnergiebezugsfläche (EBF) 4028 m 2Geforderte vertikale Beleuchtungsstärke300 LuxMesswert Beleuchtungsstärke300 LuxEnergieverbrauch BeleuchtungProjektwert15,3 kWh/m 2 aMinergie-Anforderung15,6 kWh/m 2 aZielwert SIA 30/412,8 kWh/m 2 aGrenzwert SIA 380/423,8 kWh/m 2 aKenndaten KostenBKP 233 Lieferung Leuchten und Lampen340 000 Fr.

153Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 180:Beleuchtungsstärkeverteilung(KantonsbibliothekLiestal)Abbildung 181:Cafeteria in derKantonsbibliothekLiestalAbbildung 182:Ausleihe in der KantonsbibliothekLiestal

154Praxisbeispielefenster verstärken die skulpturale Wirkung.Der Gebäudesockel ist grau verputztund öffnet sich gegen den Platz mit einemgrossen Fensterband. Zentrum im Innerndes Gebäudes ist ein grosszügiger Lichthof,der mit der Haupttreppe und den gläsernenLiften die Geschosse verbindet. ImErdgeschoss lädt eine Cafeteria zum Verweilen,im ersten Obergeschoss bietet eineLeseterrasse Raum zum Studieren der Bücher.Auf insgesamt vier Geschossen bietetdie Freihandbibliothek 80 000 Bücher undMedien an. Rund um die hölzerneTragstruktur stehen die Bücherregale, dieim Einklang mit den restlichen Möbeln ingelbgrüner Farbe leuchten. In den Fensternischenladen Leseplätze die Besucher ein,sich mit Büchern oder Zeitschriften zurückzuziehen.In den beiden Untergeschossensind die Buchmagazine und die Bibliotheksverwaltunguntergebracht.Abbildung 183:SchnittAbbildung 184:Grundriss Erdgeschoss

155Energieeffiziente Beleuchtung8.6 Triemli StadtspitalLeuchtturm der Stadt ZürichMit dem 2000-Watt-Spital Triemli soll einReferenzobjekt für energieeffiziente Spitalbautenentstehen – so eines der StadtzürcherLegislaturziele. Damit das ehrgeizigeZiel erreicht werden kann, muss derEnergieverbrauch im Teilbereich «Beleuchtung»deutlich unter den Minergie-Anforderungenliegen. Während sich das Berechnungstoolfür Minergie-Beleuchtungenbei Schul- und Bürobauten bewährthat – es gibt hervorragende Referenzobjekte– sind bei Spitälern sowie Alters- undPflegeheimen erst Versuche und Hochrechnungen,jedoch nur wenige Erfahrungenvorhanden.Der Handlungsbedarf ist laut Lichtplanerndes 2000-Watt-Spitals enorm. Für sie istder Gebrauchsort des Lichts zentral: Anwelcher Stelle ist welche Beleuchtungsstärkeerforderlich und wie gelangt derLichtstrom möglichst effizient dahin? DieLichtplaner halten sich dabei an denGrundsatz, dass Licht zur Sehaufgabe gehörtund die räumliche Wirkung nicht zuvernachlässigen ist.BeleuchtungskonzeptDas Konzept «Licht zur Sehaufgabe» wirdin einzelnen Bereichen von Spitälern seitlangem umgesetzt. So werden zum Beispielnicht alle Bereiche im Operationssaalmit den 10000 Lux beleuchtet, die an derStelle des operativen Eingriffs nötig sind.Der gesamte OP ist natürlich ein Raum mithohen Beleuchtungsstärken, aber einermit teilmobilen Lichtquellen. Im Planungsprozessfür das Triemli war analog zumBeispiel eine teilmobile Universal-Lichtquellezu Beginn im Gespräch. Sie solltevom Personal mitgeführt werden und dasLicht zur Sehaufgabe bringen. Leider liesssich das Konzept nicht mit den Anforderungenan die Hygiene und Verfügbarkeitvereinen.Abbildung 185:Das 2000-Watt-SpitalTriemli in Zürich

156PraxisbeispieleSteckbriefGebäudetypSpitalNeubau oder SanierungNeubauFläche 32000 m²StandortStadt ZürichBauherrschaftStadt Zürich,Amt für HochbautenArchitektAeschlimann Prêtre Hasler AGLichtplanerAmstein + Walthert AGAnforderung SIA Grenzwert41,6 kWh/m²Anforderung SIA Zielwert22,4 kWh/m²Anforderung Minergie-Standard27,2 kWh/m²Projektwert Beleuchtung19,6 kWh/m²Anzahl Leuchten ca. 9000Top-down in allen BereichenOb Flur, Patientenzimmer oder Behandlungsraum– in jedem Zimmertyp (Beleuchtungskategorie)musste eine virtuelleVersuchsreihe gefahren werden. Das Beispiel«Beleuchtung Bettenzimmer im Bettenhaus»soll exemplarisch die Lichtwerkstattim «Fall Triemli» erleuchten. Bei denBettenzimmern wurden drei Beleuchtungsvariantenin die engere Auswahl genommen– und mit einem Berechnungstoolbewertet: Wandleuchten, die dasLicht indirekt über der Decke verteilten,zentrale Deckenleuchten und zentralePendelleuchten. Bis fast zum Schlusswurde dabei mit theoretischen Leuchtentypengerechnet. Die konkrete Leuchte sollbewusst erst ganz am Ende des Planungsprozessesgewählt werden. Die Funktionist dabei entscheidend, nicht das Einzeldesign.Diese Top-down-Herangehensweisegalt in allen Bereichen. Denn trotz der Füllean Raumtypen, Geschossen und Funktionenmuss am Ende mindestens der Gesamt-Zielwertder SIA-Normen erfüllt werden.Damit das Energiekonzept funktioniert,sind aber in der Summe weit tiefereWerte erforderlich. Beim kalkulierten Bettengeschosssteht der bereinigte SIA-Zielwertvon 22,4 kWh/m 2 dem Minergiewertvon 27,2 kWh/m 2 gegenüber. Der bereinigteProjektwert liegt bei 19,6 kWh/m 2 .Ein gutes Resultat, zur Euphorie darf esnicht verleiten. Noch stehen Unsicherheitenwie zum Beispiel die genaue Ausgestaltungdes Sonnenschutzes oder das gewünschteRaumgefühl zwischen der Lichtplanungund der zukünftigen Beleuchtungim 2000-Watt-Spital. Auch Prozessverbraucherwie Leseleuchten oder Untersuchungsleuchtensind im Projektwert nochnicht enthalten, dennoch müssen sie berücksichtigtwerden.Heterogene HerausforderungBei grossflächigen Raumtypen wie denBettenzimmern und Fluren ist die energetischeOptimierung zentral. Kleinste Einsparungenkönnen über das Erreichen derVorgaben entscheiden. Schlecht reflektierendeWandfarben oder andere «Beleuchtungssünden»lassen sich kaum kompensieren.Die geforderte Planungssicherheitlässt sich nur erreichen, wenn die Beleuchtungaller Raumtypen optimal ist. Das giltauch für die Sonder- und Versorgungsräume.Problematisch sind Räume mit sehrheterogenen Beleuchtungsanforderungen.In einem Patientenzimmer wird fürdie Funktion «Behandlung» 300 Lux undzur «Reinigung» 100 Lux gefordert. DerWert für die Reinigung gilt auch auf Fussbodenhöheund in den Ecken. Mit dezentralenLeuchten lassen sich 100 Lux abernur schwer flächendeckend gewährleisten.Interessanterweise hat sich die ausden 60-er Jahren bekannte zentrale Deckenleuchtein den Versuchen als effizientesteVariante herausgestellt. Das scheinbarunattraktive Konzept muss neu gedachtund neu interpretiert werden. Blossweil eine Variante auf den ersten Blicknicht attraktiv erscheint, darf sie nicht derZensur der Lichtplaner zum Opfer fallen.Die ästhetischen Wünsche stehen dabeiseitens der Auftraggeber auf Stufe vier,hinter Funktion, Energieeffizienz und Kosten.Das Bewusstsein, Räume für Menschen– kranke Menschen – zu erstellenund nicht nur eine funktionale Kiste zu erstellen,darf dabei nicht ausser acht gelassenwerden. Geht es um die Beleuchtungder Spitalräume, dann muss neben der allgemeinenBeleuchtungsnorm SIA 380/4auch die Norm SN-EN 12464-1 erfüllt werden.Sie gibt an, wie hoch die Beleuchtungsstärkebei festgeschriebenen Blendwertensein muss. In Fluren sind mit 200Lux andere Lichtverhältnisse gefordert als

157Energieeffiziente Beleuchtungin Bettenzimmern. In einzelnen Beispielenaus dem Raum Zürich konnte punktuellvon dieser Norm abgewichen werden.Nach der Sanierung wirken Flure, die bisanhin mit 70 Lux beleuchtet wurden,schon ab 100 Lux genügend hell. Durchdie gekonnte «Bespielung» mit Licht unddas geplante Reflektionsverhalten derWände wirkt der Raum deutlich heller alsdie gemessenen 100 Lux vermuten lassen:eine effiziente Lösung.Gute MultiplikatorenFür das 2000-Watt-Spital Triemli liegt dasZiel für die zu erreichenden Projektwerteum 25 % unter den Werten für die Minergie-Beleuchtung.Wie viel das in kWh/m 2heisst, hängt vom konkreten Raumtyp ab.Dabei wird von optimal betriebenen, ungedimmtenLeuchten ausgegangen, umdie geforderte Beleuchtungsstärke zu erreichen.Gedimmte Leuchten brauchen imVerhältnis zu ungedimmten mehr Energie.Sie werden nicht optimal betrieben. EineKonstante für energieeffiziente Beleuchtungenist, dass Standby-Verluste vermiedenwerden sollen. Schon die Vorschaltung«frisst» Energie – rund um die Uhr.Auch wenn die einzelnen Verluste vonDimmung und Vorschaltung eher beschei-Abbildung 186:KorridorAbbildung 187:Patientenzimmer

158Praxisbeispieleden sind, macht die Vervielfachung denSpareffekt interessant. Um den Multiplikationseffektzu verdeutlichen: Wird in denFluren jedes zweite Vorschaltgerät weggelassen,fällt demnach bei jedem zweitenLeuchtkörper eine Standby-Leistung von0,35 Watt weg. Das erscheint bescheiden,bei 800 eingesparten Vorschaltgerätensieht die jährliche Einsparung mit 2,5MWh schon lukrativer aus. Eingesetzt werdenneu Tandem-Vorschaltgeräte für jeweilszwei Leuchtkörper. Ihr Einzelverbrauchist mit 0,35 Watt um ein Mehrfachesgeringer als derjenige der Vorgängermodelle(2 Watt). Weniger Vorschaltgeräteverursachen auch eine geringere Erwärmung.Zur Entlüftung des Gebäudes wirdweniger Energie benötigt. Mit den Tandem-Gerätenfallen für die Flure pro Stockwerkdes Bettenhauses 100 Watt Standby-Verluste an. Bei einer traditionellen Lichtplanungwird mit 600 Watt gerechnet. Jedeseingesparte Watt bringt das Team näherans Ziel des 2000-Watt-Spital!Speziell in diesem Gebäude:] Präzise Auslegung der Normen und Sehaufgaben;begründete Verletzungen derNormen zugunsten eines geringen Energieverbrauchsunter Beachtung der Ergonomie.] Weg von der grossflächigen Diffusausleuchtunghin zur Beleuchtung der TaskArea und Sehaufgabe.] Minimierung der Standby s und Zusammenfassungvon Vorschaltgeräten beimBetrieb mehrerer Lampen.] Optimaler Einbezug des Tageslichtes unddes Aussenbezuges.] Einsatz von Leuchten mit Minergie Label] Trennung von Prozess- und Grundbeleuchtung.] Alles wird hinterfragt: Leuchtwirkungsgrad,Vorschaltgerät, Lampenwahl, Materialisierungskonzept,Steuerung und Steuerungskonzept,Nutzung, Komfort, Benutzerverhalten.] Standardplanung verhindert Zielerreichung.

159Energieeffiziente Beleuchtung8.7 Schauspielhaus ZürichIm Foyer des Schauspielhauses Zürich isteine Spezialleuchte aus gebranntem Keramikinstalliert, die tiefstrahlend undgleichzeitig diffus leuchtend ihr warmesMetalldampflicht verbreitet. Die dekorativtechnische Leuchte muss nebst energetischenauch gestalterische Vorstellungenerfüllen. Anhand von Bemusterungenkonnte das gewählte Konzept abgesegnetund die Erfüllung von Vorgaben verifiziertwerden. Die ursprüngliche Fassadenbeleuchtungwurde aufgrund unserer Vorstellung,wie die Architektur inszeniertwerden könnte, entwickelt. Der Effekt,spezielle Anlässe mit einer zusätzlichenFarbe zu akzentuieren, wurde ebenfallsgutgeheissen und mit der Signalethik abgestimmt.Die Entscheidung, die gesamteAussenbeleuchtung in LED auszuführen,war richtig, jedoch nicht unter dem Termindiktatder Bauherrschaft. Die kurzeAusführungszeit hat zu Fehlern und zuProdukten geführt, die den Erwartungenan Qualität nicht standhalten konnten.Aus diesem Grunde sind die AbbildungenZeitzeugen einer Beleuchtung, die kräftigund effektvoll zur Geltung kam, aber aufgrundunterhaltstechnischer Schwierigkeitenersetzt werden musste. Die Ersatzbeleuchtungwirkt dagegen flach undemotionslos; sie ist aber sicherer.Abbildung 188:Gesamtfassade mitBeleuchtungAbbildung 189:Fassadenbeleuchtung

160Praxisbeispiele8.8 Lakeside LuzernEin Minergie-HotelDas Büro Rüssli Architekten hat den Wettbewerbfür das Lakeside-Gebäude in Luzerngewonnen. Noch im Rohbau war unklar,wer Mieter und wer Käufer werdenwird. Schliesslich wurde ein Hotel in einefür Verwaltungsbauten geeignete Hülleeingebaut – ein Minergie-Hotel! Die Ansprüchewaren also sehr hoch, und das zueiner Zeit, in der noch keine marktfähigenLED-Komponenten verfügbar waren. Tatsächlichwaren Kritiken zu hören, dass mitden strengen energetischen Vorgabenkeine behaglichen Lichtstimmungen generiertwerden könnten. Zudem waren aufgrundder HLKS-seitigen Vorinstallation fürBüroflächen die energetischen Aspekteder Beleuchtung genau vordefiniert.Das eigentliche Lichtkonzept ist eine Mischungaus raumbegrenzender Lichtführung,dekorativen Leuchten und Akzentspotsmit sonnenähnlicher Ausstahlungscharakteristik.Eine Beleuchtung, wie wirsie in der Natur vorfinden: Heller Horizontmit diffusen Kontrasten durch das «Bewölkungsbild»und gerichtetem Licht der Akzentstrahlerals Ersatz für die Solarstrahlung.Die Lichtstimmungen sind durch denLichtplaner bestimmt. Doch notwendig isteine sorgfältige Einregulierung, denn inder Beleuchtung von Räumen sind Nuancenentscheidend. Dadurch wird jederRaum einzigartig. Beispielsweise eine Balancezwischen diffusem und gerichtetemLicht ist anzustreben. Oder: wie sieht eineStimmung im Raum aus, wenn sich dasWetter draussen ändert? Wenn es dunkelwird? Am Tag wirkt ein Bezug von innennach aussen, in der Nacht ist es umgekehrt.Dieselben Aufgaben stellen sich inSchulungsräumen und in Konferenzsälen.Das Prinzip wiederholt sich, die Grundzutatensind stets ähnlich – doch die Dosierungändert!Abbildung 190:Restaurant

161Energieeffiziente Beleuchtung8.9 AZ MedienhausKunst im InnenhofDie Aufgabe bestand darin, die Fassade,welche nicht oder ungenügend funktionierte,ins rechte Licht zu rücken. Eine weitereAufgabe stellte sich in den Innenhöfen,in denen es vor allem darum ging,Kunst am Bau in Szene zu setzen.Bei der Fassadenbeleuchtung wurdeschnell klar, dass die optischen Eigenschaftender Leuchte zwingend definiert undvor allem präzisiert werden mussten unddass es Remissionsflächen braucht, umLicht überhaupt über Reflexion wahrzunehmen.Das wurde direkt am Objekt besprochenund 1:1 bemustert. Diese Art derBemusterung ist die effektvollste und interessanteste,da man Erscheinungen, Situationenund Möglichkeiten entdeckenkann, die man so nicht hätte planen können.Eine Bemusterung birgt damit Überraschungen,die meist positiv sind, daneue Erkenntnisse gewonnen werden.Die abgependelten Medizinalschläuchewaren als Reminiszenz an die Klinik, diesich eingemietet hatte, in Form einerKunstinstallation gedacht. Die Idee der Architekten,das Tageslicht nach unten zutransportieren, zerschlug sich allerdingsrasch. Geblieben waren transparenteKunststoffschläuche, die nutzlos von derDecke hingen und nichts als einen spärlichenFilter zum gegenüberliegenden Fensterbildeten. Um die Kunstidee besser umzusetzen,wurden die Enden der Schläuchemittels präzise entblendeten LED-Leuchten ausgerüstet. Dadurch ergibt sichbeim Blick nach unten – in den Innenhof– ein Spiel, wie dies auf den Fotos erkennbarist. Es kommt durchaus vor, dass dieInnenhöfe nur noch über die Kunstinstallationbeleuchtet sind oder dass sie mit demLicht des gegenüberliegenden Fensters interagieren.Beides ist spannend und führtauch hier zu mitunter überraschenden Effekten.Abbildung 191 undAbbildung 192:Kunstinstallationaus Medizinalschläuchenmit LED

162Praxisbeispiele8.10 Bürohaus HelvetiaFenster und Leuchten1989 gewann das damals nur lokal bekannteArchitekturbüro Herzog & de Meuron(HdM) den Wettbewerb für die Erweiterungdes Hauptgebäudes der HelvetiaVersicherung auf dem Girtannersberg inSt. Gallen. Bis zur Realisierung dauerte esüber zehn Jahre. Die Helvetia Versicherungfusionierte mit der Patria, und das ArchitekturbüroHdM avancierte zu einem weltbekanntenNamen. Das Ziel, die Tätigkeitender Versicherungsgruppe in St.Gallenzusammenzufassen, blieb gültig.Das äussere – spektakuläre – Merkmal desGebäudes bildet die Fassade, in der durchdas abwechslungsreiche Abdrehen dereinzelnen Fenster um eine der vier Kantenein Patchwork-Effekt entsteht; sie war damalsnicht Teil des Wettbewerbsbeitrages.Die Nachbarbauten wie auch die bepflanzteUmgebung lösen sich in einemKaleidoskop von Einzelbildern in der Fassadeauf.Die Anforderung an die Ausgestaltung derBüroräume wurde von der Helvetia Patriadefiniert: Die Architektur muss die Firmenzieleumsetzen. Die Kombination vonBüroräumen und Kommunikationszonenwird als altbewährtes Prinzip neu interpretiert.DemEinzelbüro wie dem Grossraumbürowird eine Absage erteilt, die Innenraumgestaltungunterstützt die Teamarbeit.Die einzelnen Büroräume sind nur miteiner geschosshohen Glasscheibe von derKommunikationszone getrennt. DerSchalldämmwert dieser Konstruktion istnaturgemäss tief. Doch zeigt sich in derPraxis, dass auch so vertrauliche Telefonatemöglich sind. Das Gestaltungskonzept beschränktsich auf wenige Farben: weisseWände und Decken, grauer Nadelfilz übereinem Doppelboden sowie schwarze Fensterprofile.Visionäre Lösung für die BeleuchtungFür die Architekten war an eine Installationmit Pendelleuchten nicht zu denken,weildiese eine zusätzliche horizontale Ebeneim Raum definierten.Und Stehleuchtenhätten den Rhythmus der Möblierung gestört,fand die Bauherrschaft.Nimmt mannoch die Anforderung an die installierteLeistung der Beleuchtung hinzu, nämlich8,5 W/m 2 , bot sich keine einfache Ausgangslage.Die Lösung überrascht, auchwenn sie nicht völlig neu ist: Stehleuchten«stehen» an der Decke – jeweils drei proArbeitsplatz – und lassen sich individuellausrichten. Das Design der «Pipe» stammtvon HdM, für die Realisation richteten dieArchitekten einen Wettbewerb unter dreiLeuchten-Profis aus. Der erfolgreiche Herstellerkonnte 700 Leuchten nach St. Gal-Abbildung 193:Im Boden integrierteLichtschalterund Steckdosen

163Energieeffiziente BeleuchtungAbbildung 194:Bürohaus auf demGirtannersberg inSt. GallenAbbildung 195:Die Stehleuchtenwachsen von obenin den Raum

164PraxisbeispieleAbbildung 196:Die StehleuchtePipe (Artemide)steht an der Decke,hat prominente Designerund leuchtetin ein Bürohaus inSt. Gallenlen liefern – zu einem Markt üblichen Preis.Denn die Entwicklungskosten könnenüber eine wesentlich grössere Serie abgegoltenwerden. Ein flexibles Stahlrohr, welchesmit einem transparenten Platinsilikoneingepackt ist, geht in einen kegelförmigenund verspiegelten Lichtschirm über, indem eine 32-Watt-Kompaktleuchstofflampebrennt. In der Regel liefert eineLeuchte direktes Licht auf die Arbeitsflächeund garantiert damit eine hoheLeuchtdichte, eine zweite Leuchte strahltzur Decke; dieses indirekte, stark gestreuteLicht setzt den Raum in Szene. Eine weitere,dritte Lampe wirkt als Spot zu einemBild an der Wand. Die kleinen Löcher imAluminiumreflektor ergeben brillanteLichtpunkte. Sie machen die Leuchte sichtbarund als Design-Objekt attraktiv. EineGefahr dieser individuell einstellbaren Beleuchtungist die Blendung; sie kannschlecht kontrolliert werden. Die Praxiszeigt aber, dass bei der Einrichtung des Ar-beitsplatzes auf Nachbarn und PassantenRücksicht genommen wird.Die Pipe ist eine ergonomisch guteLeuchte, mit einem minimalen Energieverbrauchund überzeugendem Design. Bemerkenswertist auch die Tatsache, dasstrotz der Neuentwicklung keine Mehrkostenentstehen. Die Reaktionen der Angestelltenauf das Leuchtendesign sind sehrunterschiedlich. Mit der Beleuchtung istman generell zufrieden, die Gestalt wecktdagegen unterschiedliche Assoziationen.Die spezielle Form der Leuchte und das darausresultierende Bild an der Decke führtzu einer Fülle von Namensgebungen.Präsenz- und TageslichtmelderBewegungs- und Rauchmelder sind für jedenbauenden Architekten eine Plage. Siekleben – vermeintlich zufällig – an der Deckeund machen oft die Gestaltung kaputt.Doch nötig sind die Dinger gleichwohl;was die Industrie für die technischsensiblen Geräte anbietet ist, mit Verlaub,bescheiden. Eine oft zu markant gestalteteAbdeckung schützt das empfindliche Gerät.Warumist kein System verfügbar, beidem Sensoren und Abdeckung getrenntsind, so dass für die Melder eine Auswahlvon Abdeckungen erhältlich ist? Eine Aufgabefür die Industrie!Herzog & de Meuron lösten das Problemauf ihre Weise: Der Melder ist in einer Aussparungder Betondecke eingelassen undder Sockel grün gestrichen. Nur die aparteKunststoffpyramide streckt sich noch ausdem hellen Deckenverputz.Pragmatisch wurde die Lichtsteuerung inden Büros gelöst: Statt Präsenzmeldernwurde eine Schaltuhr installiert, die dasLicht 4-mal pro Tag ungeachtet der Personenpräsenzausschaltet. Braucht der MitarbeiterLicht, muss er die Beleuchtungmanuell wieder einschalten. Mittelsgrosser Bodenschalter (Abbildung 193) istdies sehr einfach möglich.

165Energieeffiziente Beleuchtung8.11 LED im Coop PfäffikonIm Oktober 2010 wurde der renovierteCoop-Supermarkt in Pfäffikon (Zürich) mit100 % LED-Beleuchtung eröffnet. Gegenüberder früheren «Sparlampentechnik»spart Coop in diesem Laden 50 % desStromes ein.Das Konzept PfäffikonUm mit LED nachhaltig Strom zu sparen,genügt es nicht, nur vorhandene Lampen1 zu 1 durch LED zu ersetzen. Denn auchdie bisherigen Lampen im Supermarkt sindim Vergleich zu Glüh- oder Halogenlampenbereits um ein Mehrfaches effizienter.Wenn man aber die LED-spezifischen Eigenschaftenzu nutzen weiss und damitein entsprechendes neues Beleuchtungskonzeptrealisiert, ist bereits heute einezusätzliche Reduktion von 30 % bis 50 %gegenüber Sparlampen-Technik möglich.Die Grundidee der neuen Ladenbeleuchtungist es, die LED-Leuchten deutlich näheran der präsentierten Ware zu montieren,als dies üblicherweise der Fall ist. Diekompakte Bauweise und der wärmefreieLichtstrahl verhindern, dass die nahe amVerkaufsgut installierte Beleuchtung störendwirkt. Durch die Lichtstrahlmodellierungwurde erreicht, dass genau der benötigteBereich beleuchtet und unnötigesStreulicht vermieden wurde. Dadurch ist esmöglich, mit nur noch 12 Watt pro QuadratmeterVerkaufsfläche die erwünschteBeleuchtungsstärke von 700 Lux auf derWare zu erreichen. Das Resultat ist eineäusserst brillante Gestellbeleuchtung mitguter Kontrastwirkung. Das neue Beleuchtungskonzeptim Coop Supermarkt inPfäffikon besteht zur Hauptsache aus vierKomponenten:] LED-Lichtschienen zur Regalbeleuchtung] LED-Strahler für Verkaufsinseln, Weinund diverse Akzente] LED-Downlighter über Verkaufsvitrinen,z.B. Fleisch und Käse] LED-Deckenaufheller für die Verbesserungdes RaumeindruckesAbbildung 197:Regalbeleuchtungmit linearen LED-Schienen

166PraxisbeispieleDie Entwicklung von LED-LeuchtenDie neuen LED-Leuchten im Coop SupermarktPfäffikon waren nicht ab Stange erhältlich.Neue Produkte mussten entwickeltwerden. Die wesentlichen Anforderungen:] Genügend hohe Lichtmenge pro Leuchte] Höchste Lichtqualität der LED] Akzeptables Kosten-Nutzen-Verhältnis] Verfügbarkeit der LED-Grundbausteineam WeltmarktEine hohe Lichtmenge auf kleinem Platz istzurzeit die grösste technische Herausforderungbei LED. Denn auch LED-Lampenerzeugen Abwärme – allerdings nicht imLichtstrahl, umso mehr aber auf der Rückseitedes Halbleiter-Elementes. Diese Abwärmemuss abgeführt werden, sonstwird der Halbleiter zerstört. Bei grösserenLED-Leuchten ist die Wärmeabfuhr einfach;komplizierter ist es bei Strahlern, diesehr viel Licht aus einem Punkt heraus erzeugen.Der im Coop-Laden eingesetzteLED-Strahler verfügt deshalb zur Wärmeabführungüber einen kleinen Ventilator.Die Konstruktion einer linearen LED-Leuchte stellte eine zweite Herausforderungdar. Denn das Licht von vielen effizientenPower-LED ist punktförmig. Undpunktförmige Lichtquellen können schnellein unregelmässiges Licht ergeben undstark blenden. Gefordert war aber einemöglichst gezielte und homogene Ausleuchtungbei gleichzeitig geringer Blendung.Zusatznutzen von LEDBei der Wirtschaftlichkeitsrechnung ist zuberücksichtigen, dass LED weitere Eigenschaftenbesitzen, die vor allem im Verkaufund in Museen wertvolle Zusatznutzenbringen:LED-Licht ist frei von Ultraviolett- und Infrarotlicht:Der Alterungsprozess vonFrischprodukten (z.B. Käse, Fisch, Fleisch)und von Farben (Kleider, Bilder) wird deutlichverringert. Beispiel: AufgeschnitteneWurstware in einer Auslage muss unterLED-Licht seltener weggeworfen werdenals unter bisherigen Strahlern.Die Lichtfarben von LED lassen sich beliebigvariieren. Insbesondere können auchWeisstöne so eingestellt werden, dass dieWare optimal präsentiert wird. Blaue odergrüne Gegenstände sehen unter kaltweissemLicht viel natürlicher aus, währendgelbe und rote Gegenstände mit warmweissemLicht brillieren.Das ProjektteamDas LED-Projekt in Pfäffikon wurde durchFachleute von Coop, Regent Lighting undeteam erarbeitet und umgesetzt und vomBundesamt für Energie finanziell unterstützt.Die Wirtschaftlichkeit von LEDTrotz den grossen Fortschritten der letztenJahre ist die LED-Beleuchtung mit Stand2011 noch nicht wirtschaftlich. Die Investitionenfür eine LED-Beleuchtung liegen inder Regel um den Faktor 2 über jenen einerherkömmlichen Beleuchtung. Nebender Energieeinsparung ergibt sich abereine Verminderung der Unterhaltskosten:Da LED-Lampen bis zu 20 Jahre brennen,entfallen die Lampenersatzkosten.

167Energieeffiziente BeleuchtungInstallierte Leistung Beleuchtung in W/m 2 Abbildung 199:807066000 Fr./a605040302010011000 Fr./a16000 Fr./a18 25000 Fr./a27 W/m 2 72 W/m 2LED Minergie SIA-Grenzwert HalogenlampenAbbildung 198:Installierte LeistungBeleuchtung undStromkosten imSupermarkt im Vergleich(jeweils Fr.pro Jahr)LED-Schienen in derEndmontageAbbildung 200:Fisch bleibt längerfrisch unter LED

168Praxisbeispiele8.12 Wohnhaus mit optimierterBeleuchtungViele Energiesparhäuser liegen in Agglomerationen;der Energieaufwand für diedazugehörige Mobilität übersteigt oft denhäuslichen Bedarf. Je nach Systemgrenzezur Bewertung der Energieeffizienz ergebensich deshalb ganz andere Zahlen. Dasgilt auch für das Ferienhaus der FamilieGasser-Stokar im Lugnez. Bei einer typischenNutzung braucht die Fahrt mit demAuto mehr Kilowattstunden als für dieganzjährige Beheizung des Minergie-Hausesnotwendig ist. Für die Bauherrschaftgilt der Vergleich nur bedingt: Sie fährt imZug in die Berge – 16.37 Uhr ab Zürich HB.Der dreigeschossige Strickbau bildet, zusammenmit dem Benefizium des KlostersDisentis und der Antonius-Kapelle ausdem Jahre 1670, den südlichen Abschlussvon Rumein, einer Fraktion von Degen beiVella. Hinter den Strickbalken aus Föhrenholzverbergen sich 25 cm imprägniertePapierschnitzel. Die Kombination von guterWärmedämmung, hochwertiger Fensterund Lüftung mit Wärmerückgewinnungdrückt den Heizbedarf auf 30 kWh jem 2 Wohnfläche (entspricht drei LiterHeizöl). Ein Holzofen und eine Wärmepumpedecken diesen Bedarf.Vorbildlich ist auch die Beleuchtung derRäume: Im Wohnturm sind insgesamt 24Leuchten installiert; mit zwei Ausnahmensind sie mit punkt- oder stabförmigenEnergiesparlampen und LED ausgerüstet.Mit einer spezifischen Leistung von 3,6Watt pro m 2 liegt das Haus Gasser-Stokarum drei Viertel unter dem schweizerischenDurchschnitt für Haushalte (12,8 Watt).Dunkel wird’s im Haus Gasser deswegennicht. Brillanz, Brillanz! empfiehlt derObjektHaus Gasser-Stokar, RumeinArchitektGion A. Caminada,VrinLichtplanerStefan Gasser,eteam, ZürichTabelle 49:Leistungsbilanz deroptimierten Beleuchtungim HausGasser-StokarPosition Leuchte Lampe LeistungEG Esstisch Pendelleuchte Leuchtstoffröhre 16 mm 54 WKüche Wallwasher Leuchtstoffröhre 16 mm 28 WDampfabzug Einbauleuchte Energiesparlampe 11 WLesenische Spot NV Halogen IRC 35 WSpensa Wandleuchte LED 11 WWohnen 1 Stehleuchte HV Halogen IRC 200 WKorridor Downlight LED 12 WWC Wandleuchte LED 6 WTreppe Wandleuchte Kompakt-Leuchtstofflampe 13 W1. OG Wohnen 2 Stehleuchte Leuchtstoffröhre 26 mm 36 WWohnen 2 Wandleuchte Kompakt-Leuchtstofflampe 13 WWC/Dusche Wandleuchte Leuchtstoffröhre 16 mm 24 WWC/Dusche Wandleuchte Kompakt-Leuchtstofflampe 13 WSchlafzimmer 1 Stehleuchte Leuchtstoffröhre 26 mm 58 WSchlafzimmer 1 Leseleuchte LED 4 WTreppe Wandleuchte Kompakt-Leuchtstofflampe 13 W2. OG Korridor Wandleuchte Kompakt-Leuchtstofflampe 13 WSchlafzimmer 2 Stehleuchte Kompakt-Leuchtstofflampe 42 WSchlafzimmer 2 Leseleuchte LED 4 WSchlafzimmer 2 Leseleuchte LED 4 WSchlafzimmer 3 Tischleuchte LED 12 WSchlafzimmer 3 Leseleuchte LED 4 WSchlafzimmer 4 Leseleuchte LED-Spots 12 WSchlafzimmer 4 Pendelleuchte LED-Spots 12 WWC/Bad Wandleuchte Leuchtstoffröhre 16 mm 24 WGesamtgebäude Installierte Leistung 658 WEnergiebezugsfläche 182 m²Spezifische Leistung 3,6 W/m²Schweizer Durchschnitt 12,5 W/m²Abbildung 201:Minergie-Beleuchtungin Wohnhausin Rumein-Degen(GR)

169Energieeffiziente Beleuchtung

170PraxisbeispieleWohnberater seinen Klienten, und wirbtfür kontrastreiches Licht mit hellen Akzentenund starken Schatten. Für die Bewohnersind das Merkmale von Verkaufsräumen:«Eignet sich die Strategie aus demVerkauf, beispielsweise einer Bijouterie,für unsere Wohnungen?» Die Frage istrhetorisch. Denn die verkaufsfördernde Inszenierungdes Lichtes zielt auf Effekte, diesich mit der ruhigen, unaufgeregten Atmosphäreeines Wohnraumes kaum verträgt.Statt harter Kanten finden sich indiesem Haus weiche Übergänge, statt exaltierteAufschreie zweckmässige Lichtinseln.Diese Form der Differenzierung ermöglichteine subtile Orientierung undbringt die Architektur des Gebäudes zurGeltung. Das Licht ist Erfüllungshilfe derArchitektur, meint der grosse Louis Kahn– im Haus Gasser-Stokar ist dieser Satz gebauteund installierte Realität.Abbildung 202:Innenansichten derWohnraumbeleuchtung

171Energieeffiziente BeleuchtungKapitel 9Anhang9.1 AutorenStefan Gasser, dipl. Elektroingenieur ETH,bis 1996 Bereichsleiter für rationelleStromnutzung bei Amstein + Walthert AG,seit 1996 selbstständiger Energieberaterund Leiter von Forschungs-, EntwicklungsundUmsetzungsprojekten für den effizientenStromeinsatz in Beleuchtungen fürBundesamt für Energie, Stadt Zürich,Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein,Minergie, Elektrizitätsversorgungsunternehmen(ewz, EKZ, BKW),Flughafen Zürich, Coop, Credit Suisse, etc.Präsident der Kommission Norm SIA 380/4.Daniel Tschudy, dipl. Architekt ETH,Nachdiplomstudium Lichttechnik an derTechnischen Universität Ilmenau, 1996,MBA University of Southern Queensland(2010), Partner und Mitglied der Geschäftsleitungvon Amstein + Walthert AG,zahlreiche Projekte für Lichtgestaltung inBauten und Anlagen sowie für Normierungund Energieeffizienz, Vorstandsmitgliedder SLG und Delegierter bei CEN.Einige Beiträge stammen von Gabriel Baltensweiler,Designer und Hersteller vonhochwertigen Leuchten im gleichnamigenFamilienunternehmen, seit 1951 in Ebikonbei Luzern.

172Anhang9.2 Weiterführende InfosLampenherstellerwwwlighting.philips.checat.lighting.philips.comosarm.chcatalogx.myosram.comgelighting.com/demegaman.deledon-lamp.comondis.chBeschreibungDas Schweizer Internetportal eines der drei grössten Lampenhersteller.Der elektronische Katalog von Philips bietet Informationen zuLampen und Leuchten.Das Schweizer Internetportal eines der drei grössten Lampenhersteller.Der elektronische Katalog von Osram bietet Informationen zuLampen und Leuchten.Deutsches Portal von General Electric (GE). Osram, Philips undGE produzieren 75 % aller Leuchtmittel weltweit.Qualitativ hoch stehende Spar- und LED-Lampen als Alternativezu den Giganten Osram und Philips; Vertretung in der Schweizdurch die Firma Sog-Unilight AG (sog-unilight.ch)Österreichischer Hersteller von qualitativ hoch stehenden LED-LampenSchweizer Nischenanbieter von qualitativ hoch stehenden LED-Lampen im Retrofitbereich.Hersteller von Leuchten und Betriebsgeräten (Auswahl)wwwBeschreibungregent.ch Die grösste Schweizer Firma für Leuchten und Beleuchtungzumtobel.ch Die österreichische Firma ist die zweitgrösste auf dem SchweizerMarkt.baltensweiler.ch Das seit 60 Jahren tätige Schweizer Unternehmen ist spezialisiertauf effiziente Leuchten für hohe Design-Ansprüche.belux.chEbenfalls eine Schweizer Leuchtenfirma mit Designerleuchten fürWohn- und Geschäftsräume.ribag-licht.com Leuchtenfirma mit grossem Angebot an Officeleuchten.arcotronic.ch Die Firma bietet Adapter für Lampen und Vorschaltgeräte an.tridonic.com Hersteller von Betriebs- und Steuergeräten für Entladungslampenund LEDMessen und SimulierenwwwBeschreibungmetas.chDas professionelle Schweizer Messlabor für Lampen und Leuchten.Detaillink: metas.ch/metasweb/Fachbereiche/ Optik_und_Faseroptik/Lichtmesslaborrelux.chGebührenfreie Software zur Simulation von Beleuchtungsanlagenmit 200000 Leuchtendialux.deDie europäische Konkurrenz zur Schweizer Firma Relux bietetebenfalls eine gebührenfreie Software zur Simulation von Beleuchtungsanlagen.jeti.comHersteller von Messgeräten für spektrale Farbmessungen vonLichtquellentechnoteam.de Messgerätehersteller für professionelle Lichtmesstechnikkonicaminolta.ch Die beste Wahl für Beleuchtungsstärkemessgeräte (Luxmeter) sowieLeuchtdichtemessgeräte

173Energieeffiziente BeleuchtungLED-Hersteller (Auswahl)wwwBeschreibungcree.comDie in Fachkreisen als bester LED-Hersteller gehandelte Firma ausden USA.bridgelux.com US-amerikanischer Hersteller von LED-Komponentennichia.co.jp Einer der grossen LED-Hersteller aus Japansamsungled.com Bei LED-Fernsehern führend, bietet Samsung auch sehr guteLED-Komponenten für Beleuchtungen an.osram-os.com Die LED-Firma von Osram heisst Osram Opto Semiconductors.philipslumileds.com Die LED-Firma von Philips heisst Philips Lumiled.Verbände und Organisationen (Auswahl)wwwBeschreibungfvb.chDer Fachverband der Beleuchtungsindustrie wird von massgebendenHerstellern von technischen Leuchten, Komponentenund Lichtquellen getragen.slg.chSchweizerische Licht-Gesellschaftsia.chDer Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein erarbeitetNormen und Standards für Bauten und Anlagen.minergie.ch Minergie ist ein Qualitätslabel für energieeffiziente Gebäude. DieMarke wird von der Wirtschaft, den Kantonen und dem Bundgemeinsam getragen.litg.deDeutsche Lichttechnische Gesellschaftcen.euOrganisation für die Planung, Ausarbeitung und Verabschiedungvon europäischen Standards in allen Bereichen der wirtschaftlichenTätigkeit mit Ausnahme der Elektrotechnik (CENELEC) undder Telekommunikation (ETSI)cenelec.eu Europäisches Komitee für die Normung im elektrotechnischenBereichcelma.org Verband von 19 nationalen Verbänden von Herstellern vonLeuchten und elektrotechnischen Komponenten für Leuchtenzvei.orgDeutscher Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustriezhagastandard.org Zhaga erarbeitet Standard-Spezifikationen von LED-Komponenten.InformationsplattformenwwwBeschreibungtoplicht.ch Informationsplattform für effiziente Beleuchtung mit zahlreichenDokumenten zum Downloaden und einer Liste aller nach Minergiezertifizierten Leuchten für Dienstleistungs- und Industriebauten.Eine Webseite der Schweizerischen Agentur für EnergieeffizienzS.A.F.E.topten.ch Die besten Sparlampen, LED-Lampen und Wohnraumleuchtenfaktor.chInformationen zum nachhaltigen Bauen, Verlagsproduktedarksky.ch Dark-Sky Switzerland (DSS) ist eine Non-Profit-Organisation, diesich für die Reduktion der Lichtverschmutzung einsetzt.on-light.de Deutsche Internetplattform mit Adressportal und Informationenzum Thema «Licht im Netz»lichtnet.de Internetseite der Fachzeitschrift «Licht» – der (fast) einzigen undwichtigsten Lichtzeitschrift im deutschsprachigen Raumlichtkonserve.de Für alle, die nicht Abschied nehmen wollen von der Glühlampe,bietet diese Webadresse Glühlampen in Konservendosen an.

174Anhang9.3 SchlagwortverzeichnisSymbole30°-Regel 12645°-Regel 1272000 Watt 155AAbstrahlcharakteristik 95Anlaufzeit 25Assoziation 7Ausführungskontrollen 58Ausreichende Helligkeit 126Automatische Regelung 55BBalkontiefe 38Beleuchtungs-Check 51Beleuchtungsplanung 117Beleuchtungsstärke 16, 30, 32, 41Beleuchtungsstärke messen 53Beleuchtungsstärkeverteilung 153Berechnung des Energiebedarfs 39Betriebsoptimierung 128Bewertung des Energiebedarfs 39Binning 75Biologische Wirkung 8Black-Body-Kurve 79Blaulicht 85Blendziffer 30CCandela 14CCD-Bildsensor 107CCR-Verfahren 74CELMA 32CIE-Normfarbsystem 78Consumer-Markt 20CRI – Color Rendering Index 79DDachsensor 107DALI 102Deklarationspflicht 23Designerleuchten 92Digitalkamera 103Dimmen von LED 73Dimmen von Leuchtstofflampen 66DIN 5031 44Drehspiegel-Fotogoniometer 95EEffelux 58Effizienzklassen 22Einzelanforderungen 29Elektrische Energie im Hochbau 28Elektromagnetische Strahlung 6Elektronisches Vorschaltgerät EVG 32, 64Elektrosmog 87EN 12464 44EN 15193 36, 46Energiebezugsfläche 29Energiebilanz Beleuchtung 19Energieeffizienz 12, 156, 157Energieetikette für Leuchten 21, 133Energieoptimierungen 124Energie- und Leistungsmessgerät 113Energy Saver 23Energy-Tools 49EN ISO/IEC 17025 97Entladungslampen 67EPBD – EU Gebäuderichtlinie 28Eulum-Datei 96EUP Energy – Using Products 22FFarbdreieck 79Farbmodulation bei LED 74Farbort 84Farbraum 78Farbspektrum 77Farbtemperatur 25, 77Farbwiedergabe 25, 46, 76Farbwiedergabeindex 79, 83Fassadenbeleuchtung 159Fenstersturz 36Fotogoniometer 68Foto-Zelle 106GGesamtenergiebilanz 19Glas- zu Bodenfläche 36, 54Globalstrahlung 111Glühlampenverbot 22Grauplan 118Grenzwerte SIA 380/4 29, 39, 43

175Energieeffiziente BeleuchtungHHalbautomatische Regelung 55Halogenlampen 61Halogenmetalldampflampen 67Heimleuchten 89Hellempfindung 7Herstellungsenergie 87Human-Sensitiv-Lighting-Konzept 123IInstallierte Leistung 31IR-Kamera 103KKNX-Standard 102Konstantlichtregelung 110, 125Konventionelles Vorschaltgerät KVG 64LLampenlichtstromerhalt 25Lampentyp 63Lebensdauer 24Lebensdauerfaktor 24Lebensdauer von LED 76LED-Leuchten 161LED – Licht emittierende Dioden 59, 71Leistungsfaktor 25, 83Leuchtdichte 17Leuchtenbetriebswirkungsgrad LOR 33Leuchten-Effizienz-Faktor LEF 33, 97Leuchtenersatz 128Leuchtstofflampen 62, 151Lichtausbeute 32, 63Lichtbänder 112Lichtführung 118Licht-Logger 110Lichtmanagementsystem 102, 108Lichtpunkthöhe 30Lichtregulierung 38, 55, 124, 129Lichtstärke 14, 96Lichtstrom 15, 30, 63, 81Lichttransmission 54Lichtverschmutzung 134Lichtverteilkurve LVK 84, 95Lichtverteilung 121Lichtwirkung 117Look-up-Wahrnehmung 9Lumen 15Lux 16Luxmeter 53MManuelle Steuerung 55Mattierte Lampen 23Maxwell 6Messlabors 98Metalldampflampe 159Metalle der Seltenen Erden 72METAS 100Minergie-Beleuchtung 48Minergie-Leuchten 97, 122Minergie-Modul 121Minergie-Standard 48Modelling 46NNahfeld-Fotogoniometer 96Neonröhre 64Nichtvisuelle Effekte 11Normung 28, 36, 44, 46, 96, 97, 119No-Sky-Line 126OOberlichter 38OLED 71Optimierung 119Outphasing 23PPAL-Technik 74Passiv-Infrarot-Sensor PIR 103Photopisches Maximum 11Planungsfaktor 32Präsenzmelder 55, 110Professionelle Leuchten 89Professioneller Markt 19Projektwerte 29PWM-Verfahren 73QQualitäts-Charta für LED 85Qualitätssicherung 57Quecksilber 25

176AnhangRRadar 106Raumhelligkeit 35Raumindex 30, 52Raumreflexion 38Raumwirkung 117Raumwirkungsgrad 34Reflexionsgrad 35Regelmässige Nutzung 55Relux-Datenbank 48ReluxEnergyCH 49Relux-Suite 50Remissionsfläche 161Retrofit 128SSchaltzyklen 24Schlaf-Wach-Rhythmus 12Sehaufgabe 151Sehen 7Sehvermögen 9SIA 28SIA 108 119SIA 380/4 28SIA 2024 119Signalübertragung 101Sockeltyp 61Sockeltypen 129Söllner-Diagramm 44Sonnenschutz 38, 54Sparlampen 64Sparpotenziale 133Spezialleuchte 159Sporadische Nutzung 55Stäbchen 8Standardnutzungen 39Standby 98, 157Streiflichter 34Strassenbeleuchtung 20Stromeinsparung 25Systemanforderung 29Systemleistung 52, 63Thermomanagement 118Toplicht 98Transmissionsgrad 36True-White-Technik 74Typische Räume 51UUGR-Verfahren 45UGR-Wert 30Ulbrichtkugel 67Ultraviolett-Strahlung 25Unterhaltskosten 132VVerbauungen 127Verbauungswinkel 38Verschattungen 127Visuelle Prozesse 8V-Lambda-Kurve 16Volllaststunden 29, 119Vorzeitiger Ausfall 24WWahrnehmen 7Wahrnehmungsprozesse 8Wartungsfaktor 47Wartungskosten 132Wellenlänge 6Winterdepression 12Wirkungsgradverfahren 31Wirtschaftlichkeit 115, 132ZZapfen 8Zertifikat 99Zielwerte SIA 380/4 29, 39, 43Zündzeit 25Zylindrische Beleuchtungsstärke 46TTagelichtsensor 119Tageslicht 124Tageslichtautonomie 124Tageslichtnutzung 54Tageslichtquotient 126, 127Teil-Energiekennzahl Beleuchtung 29Temperatureinfluss 67Temperaturstrahler 59