Tageslichtnutzung "Daylight harvesting"
Tageslichtnutzung "Daylight harvesting"
Die Sonne wurde vom Menschen schon immer als Hauptlichtquelle genutzt. Alle lebenden Organismen haben sich durch natürliches Licht entwickelt, weshalb die menschliche Biologie eng mit der Sonnenenergie verbunden ist. Licht wird nicht nur für die Wahrnehmung von Materie, das, was wir Sehen nennen, verwendet, sondern auch für die biologische Hauptfunktion, den so genannten zirkadianen Rhythmus.
Künstliche Lichtsysteme, die auch Tageslicht nutzen, sind bestrebt, die Menge an elektrischem Licht, die für eine angemessene Flächenbeleuchtung benötigt wird, auszugleichen, um den Stromverbrauch zu reduzieren. Dies kann mit Lichtsteuerungstechniken erreicht werden, die das elektrische Licht als Reaktion auf eine sich ändernde Menge an Tageslicht dimmen oder schalten können.
Die Änderung der Tageslichtintensität und der spektralen Zusammensetzung ist für unsere Gesundheit von entscheidender Bedeutung, da sie unsere biologische Uhr und damit verbundene Funktionen wie Wachsamkeit, Hormonspiegel und Körpertemperatur anpasst (Abb. 1).
Der Begriff "Daylight Harvesting" wird zum Standard in der Beleuchtung, der nachhaltigen Architektur und der aktiven Tageslichtindustrie.
Abb. 1 Zirkadiane Rhythmen, die Veränderungen von Cortisol, Melatonin, Wachsamkeit und Körpertemperatur im Laufe des Tages zeigen.
Die Systeme zum Ablesen der Tageslichtmenge in Räumen sind so eingestellt, dass das empfohlene Lichtniveau beibehalten wird. Diese Lichtstärke hängt von den Anforderungen und der Nutzung des vorgesehenen Raums ab.
Tageslichtsensoren messen das natürliche Licht in Bezug auf bestimmte Beleuchtungs-Sollwerte und melden dies der Elektronik, um die Leistung des elektrischen Lichts entsprechend zu minimieren.
Die im Raum installierten Lampen leuchten mit unterschiedlicher Leistung, je nach Entfernung zu natürlichen Lichtquellen (Abb.2).
Abb. 2 Beispiel für die Einstellung der Lampenleistung in Abhängigkeit von der Entfernung vom Fenster.
Die Anordnung und Gruppierung von Leuchten (Abb. 3) zur Steuerung bei Tageslichtnutzung ist sehr wichtig, da sie einen wesentlichen Einfluss auf die Erreichung der Einsparpotenziale aus der Entwurfsstrategie haben. Im Falle von Oberlichtern werden die Leuchten zwischen den Oberlichtern montiert und in der Regel in Gruppen gesteuert, die durch den Lichtbedarf des Raumes bestimmt werden.
Bei Fenster- und Wandanwendungen werden die Leuchten in der Regel in gesteuerten Gruppen parallel zu Wänden mit Fenstern platziert, da das Tageslicht je nach Abstand zu den Fenstern deutlich abnimmt.
Abb. 3 Anordnung der Gruppen nach dem Abstand zu den Fenstern.
Die Position der Fenster in einem Gebäude muss so gestaltet sein, dass direkte Sonneneinstrahlung auf die Oberflächen der Sehaufgaben oder direkt in die Augen der Nutzer vermieden wird. Die Möglichkeit einer Blendung durch entsprechende Jalousien oder Rollläden muss minimiert werden. Die korrekte und hocheffiziente Nutzung des Tageslichts bei der Planung geht über den einfachen Einbau der oben genannten Komponenten hinaus. Tageslicht erfordert einen integrierten Planungsansatz, da zur Ausschöpfung seines vollen Potenzials Entscheidungen über Gebäudeform und -standort, Klima, Gebäudeelemente (wie Fenster und Oberlichter), Lichtsteuerung und Lichtdesign-Kriterien berücksichtigt werden müssen.
Bei der Planung von Gebäuden und Systemen für die Nutzung von Tageslicht geht es nicht nur darum, für genügend Licht in einem Raum zu sorgen, sondern auch darum, ein Design zu entwerfen, das keine unerwünschten Nebenwirkungen hervorruft.
Auch die Nutzung von Tageslicht zur Beleuchtung von Arbeitsplätzen kann durch die Reduzierung des Stromverbrauchs erhebliche Einsparungen bringen. In gewerblichen Gebäuden können diese bis zu 35 Prozent betragen. Diese Einsparungen hängen sowohl von der richtigen Positionierung der Lichtsensoren im Gebäude, der Verwendung von LED-Lichtquellen, die energieeffizient sind, als auch in hohem Maße von der geografischen Lage oder dem Design des Gebäudes ab.
Diese Zonen sind Bereiche in einem Gebäude, in denen dank der Nähe von Fenster- und Lichtöffnungen Tageslicht gesammelt werden kann.
Es gibt drei Arten von Tageslichtzonen:
• Grundlegende Tageslichtzone Primary Sidelit Daylit Zone:
Direkt an ein oder mehrere Fenster angrenzender Tageslichtbereich
• Sekundäre Tageslichtzone Secondary Sidelit Daylit Zone:
ein nicht direkt an das Fenster angrenzender Tageslichtbereich, der durch seine Nähe noch Tageslicht erhält
• Skylit Daylit Zone:
Tageslichtbereich, der von einem oder mehreren Oberlichtern beleuchtet wird
Die korrekte Verwendung des Tageslichts sollte sich nicht nur auf seine quantitative, sondern auch auf seine qualitative Bedeutung konzentrieren.
Daher sollten bereits in der Entwurfsphase unnötige Reflexionen mit hoher Helligkeit vermieden werden, indem Oberflächen beseitigt werden, die Lichtreflexionen verursachen. Dank der kontrollierten Einleitung von Tageslicht in das Gebäudeinnere können wir uns an eine hohe Leuchtdichte anpassen, solange dieses Licht gleichmäßig verteilt ist. Licht, das indirekt die visuelle Aufgabe erreicht, bietet eine bessere Beleuchtungsqualität als Licht, das direkt von einer natürlichen oder künstlichen Quelle stammt.
Das Ziel einer effizienten Tagesbeleuchtung ist nicht nur die Bereitstellung eines ausreichenden Lichtniveaus, sondern auch die Aufrechterhaltung einer komfortablen und angenehmen Atmosphäre. Blendung oder übermäßiger Helligkeitskontrast im Sichtfeld ist ein Aspekt der Beleuchtung, der für den Anwender unangenehm sein kann.
Kontrastierende Helligkeiten können auch aus Gründen der visuellen Effizienz im Raum ein wünschenswertes Phänomen sein. Eine korrekte Gleichmäßigkeit der Beleuchtung kann zu Langeweile und mangelnder Aufmerksamkeit führen. Die Einführung von Räumen mit einem anderen Kontrast in Gebäuden kann unsere Neugierde, unser Interesse und damit auch die Aktivität der Nutzer wecken. Diese Art der Behandlung wird bei Freizeitveranstaltungen eingesetzt.
Norbert Chrzanowski Leiter der technischen Abteilung LED line® |  |
Literatur:
„DAYLIGHT HARVESTING FOR COMMERCIAL BUILDINGS „ CALIFORNIA LIGHTING TECHNOLOGY CENTER
“INTEGRATED DAYLIGHTING SYSTEMS” GSA Public Buildings Service
“TIPS FOR DAYLIGHTING” Jennifer O’Connor, Eleanor Lee, Francis Rubinstein, Stephen Selkowitz. Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory
