Die nachfolgenden Beispiele zeigen Planungsergebnisse für die Sanierung von Beleuchtungsanlagen mit dem Ziel, bei gleichen bis besseren lichttechnischen Eigenschaften der Beleuchtungsanlage eine Minimierung des Energiebedarfs und der Energiekosten zu erreichen.
Sanierungsbeispiele
Bei bevorzugt designorientierten Leuchten bzw. Leuchtenanordnungen wird man ggf. einen geringfügig höheren Energieaufwand zugunsten der architektonischen Wirkung der Beleuchtung tolerieren als es bei Anlagen mit primär energieminimiertem Planungsziel der Fall ist.
Die Daten in den nachfolgenden Tabellen sind exemplarische Ergebnisse lichttechnischer Planungen gemäß EN 12464-1. Ihnen liegt ein angenommener Strompreis von 0,25 €/kWh zugrunde. Die angegebenen Betriebszeiten entsprechen den Nutzungszeiten, die in der Norm DIN V 18599-10 (siehe auch Kapitel „Licht und Umwelt“) den der jeweils vorliegenden Anwendung entsprechenden Nutzerprofilen zugeordnet sind.
Bezüglich der mit der alten Beleuchtungsanlage erreichten Beleuchtungsstärken wird in diesen Betrachtungen mit deren Neuwerten gerechnet. Das bedeutet, dass bei theoretischen Vergleichen von Altanlagen und Neuanlagen ein nicht ganz realistisches Bild entsteht. Wirklichkeitsnahe Vergleiche müssen von lichttechnischen Messungen in der Altanlage ausgehen. Diese werden dann auch den Sanierungserfolg noch deutlicher erkennbar machen.
Grundsätzlich wurde in den folgenden Beispielen eine raumbezogene Allgemeinbeleuchtung betrachtet. Daher beziehen sich die Beleuchtungsstärken auf einen Arbeitsbereich, der gleich der Raumgrundfläche abzüglich eines schmalen Randstreifens an den Wänden ist.
Als Altanlage werden in jedem Beispiel Leuchten mit T8-Leuchtstofflampen mit VVG angenommen, wie sie vor ca. 20 Jahren üblich waren, der gegenüber immer zwei Sanierungsvarianten gezeigt werden:
Eine lichttechnisch mindestens entsprechende Beleuchtungsanlage mit modernen LED-Leuchten.
Eine zur ersten identische Beleuchtungsanlage mit zusätzlichem Lichtmanagement.
Der den Berechnungen zugrunde liegende Wartungsfaktor ist für die Altanlage und beide Neuanlagen als gleich angesetzt und jeweils in der Tabellenunterschrift angegeben.
Die Grafiken mit dem Raumgrundriss, dem Arbeitsbereich und der Leuchtenanordnung sind der entsprechenden Planung entnommen. Die Isoluxkurven (Kurven gleicher Wartungswerte der Beleuchtungsstärke) gelten für die Neuanlage.
Beispiel 1, Büro:
Planungsziel ist die Erneuerung der Beleuchtung eines sehr sauberen Nichtraucherbüros mit zwei abgewinkelten Schreibtischkombinationen. Bisher waren 8 einlampige Deckenanbauleuchten mit hochglänzendem Bildschirmraster installiert. Energieeinsparung und Verbesserung der Sehbedingungen und der Beleuchtungs-Atmosphäre, insbesondere hinsichtlich der Leuchtdichteverteilung und der Vermeidung störender Reflexe auf horizontalen Arbeitsflächen sind die Sanierungsgründe.
Die Sanierung erfolgt mit direkt-indirekt strahlenden, abgehängten LED-Deckenleuchten mit mikroprismatischer Abdeckung.
Zum Vergleich wird zusätzlich die Möglichkeit erhöhter Energie-Einsparung durch ein Lichtmanagement mit Anwesenheitserfassung und tageslichtabhängiger Regelung berücksichtigt.
Die Neuanlage mit abgependelten Leuchten weist eine wesentliche Verbesserung der Beleuchtungsqualität gegenüber der Altanlage auf. Der elektrische Anschlusswert und die Energiekosten der Neuanlage reduzieren sich um mehr als die Hälfte. Weitere erhebliche Einsparungen werden durch das Lichtmanagement mit Anwesenheitserfassung und tageslichtabhängiger Regelung erzielt. Letztere wird in der Energieeinsparverordnung (EnEV 2014) als Referenztechnologie definiert (siehe auch Kapitel). Die Energiekosten werden dadurch bei vergleichbarer Beleuchtungsstärke um 85% gegenüber der Altanlage verringert.
Die Verbesserung der Beleuchtungsqualität kann nicht in Zahlen bemessen werden, so dass die Wirtschaftlichkeit der Neuanlage allein auf Basis der durch die Beleuchtung bedingten Kosten betrachtet
wird. In den Diagrammen der Analyse der jährlichen Gesamtkosten sind neben den dort angegebenen Randbedingungen für die Leuchten die TRILUX-Brutto-Listenpreise veranschlagt worden (siehe Diagramm in Tabelle).
Tabelle 3.32:
Beispiel 1: Sanierung eines Gruppenbüros
Um das Wohlbefinden der Mitarbeiter zu steigern, kann eine circadian wirksame Beleuchtung (siehe Kapitel “Human Centric Lighting”) eingerichtet werden. Ein resultierender Mehrwert der circadianen Beleuchtung, z. B. in Form einer erhöhten Produktivität, lasst sich nicht beziffern. Wenn man jedoch davon ausgeht, dass ein solcher Mehrwert besteht, kann man ihn dem ermittelten Mehraufwand vergleichend gegenüberstellen. Im Fall des vorliegenden Beispiels würde dies bedeuten:
Für eine HCL-Beleuchtung ist die Active-Ausführung der hier geplanten Leuchten erforderlich.
Für die geplante Beleuchtungsanlage ergibt sich gemäß TRILUXPreisliste ein Aufpreis von 2.000 €.
Das eingesetzte Lichtmanagement-System ist bereits vollständig für die circadiane Steuerung ausgelegt,
Das eingesetzte Lichtmanagement-System steuert die Farbtemperatur dem Tagesverlauf entsprechend.
Diese Umsetzung ist im Vergleich zu einer Beleuchtung mit statischerFarbtemperatur weitgehend energieverbrauchsneutral.
Daher sind in 18 Jahren angenommener Nutzungsdauer lediglichdie 2.000 € Mehrkosten der Active-Leuchten, also 111 € pro Jahr, als Mehrkosten zu berücksichtigen.
Im Verhältniss zu den 4 Arbeitsplätzen im Büro belaufen sich die Mehrkosten also um weniger als 0,4 ‰, wenn man von 75.000 € je Arbeitsplatz pro Jahr (Lohn, Nebenkosten, Raumkosten, Arbeitsmittel etc.) ausgeht. Wenn sich der Mitarbeiter also auf Grund der besseren Beleuchtung an einem 8-Stunden-Arbeitstag für 12 Sekunden zusätzlich auf seine Arbeit voll konzentrieren und kreativ sein kann, ist die Investition bereits kompensiert.
Beispiel 2, Fertigungshalle
Die Fertigungshalle mit einer Grundfläche von 1.000 m² war mit 102 Freistrahlerleuchten, 2 x 58 W, VVG, beleuchtet. Die Anlage musste erneuert werden, weil die Blendungsbegrenzung der freistrahlenden Leuchten nicht den Normen und den Arbeitsschutzbestimmungen entsprach und zu Klagen führte. Deckenverschmutzungen wirkten sich stark auf die Verringerung der Beleuchtungsstärke aus, weil die Freistrahlerleuchten einen zu hohen Lichtanteil an die Hallendecke strahlten und die freistrahlenden Lampen selbst erhöhter Verschmutzung unterliegen. Der Energieverbrauch sollte verringert werden.
LED-Lichtbandleuchten mit breitstrahlender Linsenoptik und 5.500 lm erweisen sich als mögliche 1-zu-1-Austauschlösung. Die Beleuchtungsstärke erfüllt in beiden Fällen die Mindestanforderungen nach EN 12464-1 für Arbeiten z. B. an Stanzautomaten (300 lx). Die Begrenzung der Blendung der Neuanlagen ist normgerecht (siehe Tabelle „Metallbe- und -verarbeitung").
Der elektrische Anschlusswert und die Energiekosten der Neuanlage reduzieren sich um mehr als zwei Drittel. Weitere erhebliche Einsparungen werden durch das Lichtmanagement mit Anwesenheitserfassung und tageslichtabhängiger Regelung erzielt. Die Energiekosten werden dadurch bei vergleichbarer Beleuchtungsstärke um 81% gegenüber der Altanlage verringert.
In den Diagrammen der Analyse der jährlichen Gesamtkosten sind neben den dort angegebenen Randbedingungen für die Leuchten die TRILUX-Brutto-Listenpreise veranschlagt worden (siehe Diagramm in Tabelle).
Um das Wohlbefinden der Mitarbeiter zu steigern, kann eine circadian wirksame Beleuchtung (siehe Kapitel „Human Centric Lighting”) eingerichtet werden. Bezüglich des Mehrwerts der circadianen Beleuchtung können ähnliche Betrachtungen wie im vorangegangenen Sanierungsbeispiel 1 erfolgen. Durch den erweiterten Arbeitszeitrahmen im Zweischichtbetrieb (i. d. R. 6 Uhr bis 22 Uhr) ist in industriellen Betrieben eine circadiane Beleuchtung jedoch von erhöhtem Nutzen.
Tabelle 3.33:
Beispiel 2, Sanierung einer Fertigungshalle
Beispiel 3, Flur
Flure in Verwaltungsgebäuden und vielen Industrie- bzw. Handwerksbetrieben werden oft trotz langer Zeiten ohne Anwesenheit von Personen ganztägig beleuchtet, ob notwendig oder nicht. Hier liegt ein besonders nutzbares Sanierungspotential vor. Bei diesem Beispiel wird ein 23 m langer Abschnitt eines langen Flures untersucht. Vorgeschlagen wurde, die alten Downlights mit je 2 Kompaktleuchtstofflampen TC 18W und VVG durch LED-Downlights mit diffuser Lichtaustrittsfläche zu ersetzen.
Die Beleuchtungsstärken entsprechen in beiden Fällen den Anforderungen nach EN 12464-1. Die Energiekosten unterscheiden sich jedoch beachtlich: Die Neuanlage 2, mit Anwesenheitserfassung, spart 91% der benötigten Energie ein. Dies ist insbesondere auch auf die Unempfindlichkeit der LED-Leuchten gegen kurze Schaltzyklen zurückzuführen. In dem Beispiel wird angenommen, dass die gemäß DIN V 18599-10 auftretende relative Personen-Abwesenheit von 80 % nahezu vollständig zur Energieeinsparung genutzt werden kann.
Bei 2.750 Stunden Betriebszeit im Jahr werden für diesen verhältnismäßig kurzen Flurabschnitt von 23 m Länge jährlich bereits mehr als 130 € Energiekosten eingespart. In Verwaltungsgebäuden beträgt die gesamte Flurlänge im Allgemeinen ein Vielfaches davon, demzufolge ist auch mit einem Vielfachen der Energiekosteneinsparung zu rechnen.
Bei 2.750 Stunden Betriebszeit im Jahr werden für diesen verhältnismäßig kurzen Flurabschnitt von 23 m Länge jährlich bereits mehr als 130 € an Energiekosten eingespart. In Verwaltungsgebäuden beträgt die gesamte Flurlänge im Allgemeinen ein Vielfaches davon, demzufolge auch ist auch mit einem Vielfachen der Energiekosteneinsparung zu rechnen.
Tabelle 3.34:
Beispiel 3, Sanierung eines Flurs