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Licht und Ökologie


Energiesparende Beleuchtungssysteme


Mit den Klimaschutzkonferenzen verfolgen die daran beteiligten Regierungen das Ziel, den Ausstoß von sogenannten Treibhausgasen bzw. die CO2-Emissionen zu reduzieren. CO2 ist ein Abfallprodukt, das während der Energieerzeugung anfällt.


Die Beleuchtung benötigt in den Industrieländern etwa 2% des Primärenergiebedarfs. Der Stromverbrauch für alle Innen- und Außenbeleuchtungsanlagen wird im Mittel weltweit auf etwa 19%, in Westeuropa auf etwa 11% des gesamten Stromverbrauchs geschätzt. Die Beleuchtung nimmt jedoch in einigen Gebäuden einen wesentlichen Anteil an den jährlichen Betriebskosten ein. Nach Angaben der Europäischen Kommission beträgt der Anteil der Beleuchtung am Strombedarf in Bürogebäuden 50%, in Krankenhäusern 20% bis 30%, 15% in Fabriken, 10% bis 15% in Schulen und etwa 10% in Wohnungen bzw. Wohnhäusern.


Um die Energiesparpotentiale der künstlichen Beleuchtung besser zu nutzen ohne die Qualität zu beeinträchtigen, hat die Lichtindustrie neue Produkte und Systeme mit stetig gestiegenen, höheren Wirkungsgraden entwickelt.


Der Energiebedarf kann je nach Technologie des Beleuchtungssystems sehr unterschiedlich ausfallen



Die wichtigsten Kriterien für energiebewusstes Beleuchten sind:




  • hohe Lichtausbeute der Lampen, geringe Verlustleistung


der Betriebsgeräte und damit hohe Systemlichtausbeute von Lampe und Betriebsgerät




  • hohe Leuchtenbetriebswirkungsgrade, die durch


optische Systeme mit hohen Reflexions- bzw. Transmissionsgraden erreicht werden, damit der Lampenlichtstrom mit möglichst geringen Verlusten aus der Leuchte abgestrahlt wird



  • hohe Beleuchtungswirkungsgrade, die durch bevorzugte


Lenkung des Leuchtenlichtstroms auf die zu beleuchtenden Flächen und durch hohe Reflexionsgrade der Raumbegrenzungsflächen erreicht werden




  • Reduzieren bzw. Ausschalten der künstlichen


Beleuchtung im gesamten Raum oder in Teilen davon bei ausreichendem Tageslichtangebot


 



  • Reduzierung bzw. Ausschaltung der künstlichen


Beleuchtung im Raum oder Teilen davon bei Abwesenheit der Personen und




  • ein Gebäudesystemmanagement, das die Beleuchtung


mit allen spezifischen Parametern einschließt, und den Energiebedarf bei Wahrung der lichttechnischen Gütemerkmale optimiert


Diese Kriterien können sowohl für die Beurteilung alter Beleuchtungsanlagen im Hinblick auf einen Erneuerungsbedarf dienen als auch Planungsgrundlage für neue Anlagen sein.


Unter Ausnutzung dieser Kriterien ergibt sich ein großes Einsparpotential, mit dem der Energiebedarf – je nach der angewendeten Technologie – bis auf 17% gesenkt werden kann.


Dennoch: Bei allen energetischen Betrachtungen der Beleuchtung darf nicht übersehen werden, dass – wie EN 12464-1 ausdrücklich hervorhebt – die Gütemerkmale der Beleuchtung in ihrer Wichtigkeit vor die zweifellos wichtige Frage der Minimierung des Energieeinsatzes gestellt werden müssen.


Energiebewusste Beleuchtung bedeutet, die aufgewendete elektrische Energie in möglichst hohe Beleuchtungsqualität, insbesondere in hohe Beleuchtungsstärken, umzusetzen.



Rechts im Bild sind die wichtigsten Einflussgrößen zur Optimierung des Umsetzungsprozesses von elektrischer Energie in gute Beleuchtung dargestellt, wobei hier nur die Beleuchtungsstärke als energieproportionales Gütemerkmal herausgehoben ist. Bei Energieund Kostenbetrachtungen sollten jedoch alle Kriterien für gute Beleuchtung berücksichtigt werden.



Die elektrische Leistung (1) wird entsprechend der System-Lichtausbeute der Lampen und Betriebsgeräte in Licht umgesetzt. Die System-Lichtausbeute (2) ist von der Lichtausbeute der Lampen (2a) und der Verlustleistung der notwendigen Betriebsgeräte (Vorschaltgeräte, 2b) abhängig. Die richtige Auswahl der Lampen und deren Vorschaltgeräte, also hohe Systemlichtausbeuten,

bilden den wesentlichen Teil möglicher Energieeinsparung in der Beleuchtung.


Der Lichtstrom der Lampen (3) wird in den Leuchten je nach deren Leuchten-Betriebswirkungsgrad (4) in Leuchtenlichtstrom (5) umgesetzt. Dieser ergibt sich aus der Multiplikation des Lichtstromes aller Lampen innerhalb der Leuchte und dem Leuchten-Betriebswirkungsgrad. Hohe Leuchten-Betriebswirkungsgrade erreicht man durch optische Systeme mit hohen Reflexions-

bzw. Transmissionsgraden, damit der Lampenlichtstrom mit möglichst geringen Verlusten aus der Leuchte abgestrahlt wird.


Der Leuchtenlichtstrom (5) bestimmt zusammen mit dem Raumwirkungsgrad (6) die Beleuchtungsstärke (7). Der Raumwirkungsgrad ist von der Größe des Raumes und dem Reflexionsgrad der Wände, der Decke und des Bodens (6a) sowie von der Lichtstärkeverteilung der Leuchten (6b) abhängig


Die Beleuchtung kann reduziert oder ggf. sogar ganz abgeschaltet werden, wenn genügend Tageslicht zur Verfügung steht und wenn der Raum nicht von Personen besetzt ist, z. B. in Pausenzeiten.


Lampen


Für Energie- und Kostenbetrachtungen sind die Lichtausbeute von Lampe und Betriebsgerät und die Lebensdauer der Lampen am wichtigsten. Die Lichtausbeute in Lumen je Watt (lm/W) schwankt je nach Art der Lichterzeugung in großen Grenzen. Die wirtschaftlichsten Lampen für die Innenraumbeleuchtung sind Leuchtstofflampen mit 16 mm Durchmesser (T5-Lampen), die ihren maximalen Lichtstrom bei einer Umgebungstemperatur von etwa 35°C abgeben, was einer üblichen Leuchteninnentemperatur, z. B. von Spiegelrasterleuchten, nahe kommt.


Um der Öffentlichkeit zu verdeutlichen, wie gut eine Lampe den elektrischen Strom zur Lichterzeugung ausnutzt, sind von der Europäischen Union Richtlinien zur Energiekennzeichnung von Lampen erlassen worden:



  • EU-Richtlinie 92/75/EWG über die „Angabe des Verbrauchs


von Energie und anderen Ressourcen durch Haushaltsgeräte mittels einheitlicher Etiketten und Produktinformationen“




  • Richtlinie 98/11/EG betreffend der „Energieetikettierung


für Haushaltslampen“.


Diese EU-Richtlinien, die in Deutschland als Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung (EnVKV) umgesetzt sind, gelten für elektrische Lampen für den Hausgebrauch (sogenannte Haushaltslampen). Das sind:




  • *alle Glühlampen ohne Reflektor bis 100 W


  • * alle Kompakt-Leuchtstofflampen mit oder ohne eingebautem Vorschaltgerät


  • * stabförmige Leuchtstofflampen bis 58 W bzw. bis 6500 lm


  • * alle Leuchtstofflampen in Ring- oder Rechteckform


  • * alle einseitig gesockelten Halogenglühlampen für Netzspannung und


  • * alle zweiseitig gesockelten Halogenglühlampen bis 300 W.



Ausgenommen von der Kennzeichnung sind:




  • alle Lampen mit einem Lichtstrom von über 6500 Lumen


  • Lampen mit einer Leistungsaufnahme von unter 4 Watt


  • alle Niedervolt-Halogenglühlampen


  • Reflektorlampen


  • Lampen für Batteriebetrieb


  • Lampen, die nicht in erster Linie der Beleuchtung dienen, wie z. B. UV-, IR-, Schwarzlicht- und Entkeimungslampen sowie alle Lampen für Spezialanwendungen und

  • Lampen, die überwiegend im gewerblichen Bereich genutzt werden, wie Hochdruck-Entladungslampen und Natriumdampf-Niederdrucklampen.


Die Kennzeichnung der Lampen bzw. deren Verpackung erfolgt mit einem, z.B. auch für Kühlschränke gültigen Etikett, das die Farbskala der Energieeffizienzklasse A (sehr effizient) bis G (ineffizient) und ggf. auch Angaben über den Lampenlichtstrom, die Lampenleistung und die mittlere Lebensdauer trägt. Die Messverfahren zur Bestimmung der Energieeffizienzklasse sind in

EN 50285 „Energieeffizienz von elektrischen Lampen für den Hausgebrauch – Messverfahren“ festgelegt.




Vorschaltgeräte


Zum Betrieb von Gasentladungslampen sind Vorschaltgeräte erforderlich. Vorschaltgeräte verbrauchen Energie.Dieser Energieverbrauch wird als Verlustleistung  bezeichnet. Für Vergleiche der Leistungsaufnahme und der Lichtausbeute zählt nicht allein die Leistung der Lampe, sondern die gesamte Leistung des Systems Lampe und Vorschaltgerät. Insbesondere bei Leuchtstofflampen

beeinflusst die Wahl des Vorschaltgerätes wesentlich die gesamte Leistungsaufnahme und damit die Wirtschaftlichkeit.


Verschiedene Ausführungsformen, die sich in magnetische und elektronische Vorschaltgeräte einordnen lassen, stehen heute zur Wahl. Neben der Wirtschaftlichkeit werden auch Lampenlebensdauer und Beleuchtungsqualität durch Art und Funktionsweise des Vorschaltgerätes mitbestimmt.


Magnetische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen werden in die Gruppen „konventionelle Vorschaltgeräte“ (KVG) und „verlustarme Vorschaltgeräte“ (VVG) eingeteilt.


Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) erzielen durch eine Betriebsfrequenz von 25 bis 70 kHz eine höhere Lichtausbeute der Lampen bei verminderten Eigenverlusten. Diese nach ihrer Bauart unterschiedlichen Vorschaltgeräte erreichen mit den angeschlossenen Lampen sehr unterschiedliche Systemleistungsaufnahmen und damit verschiedene Grade von Energieeffizienz.



Um den Energieverbrauch von Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen bei der Umwandlung der elektrischen Energie in Licht zu kennzeichnen, hat die Europäische Kommission mit der Richtlinie 2000/55/EG über Energieeffizienzanforderungen eine Klassifizierung eingeführt, die in nationale Gesetze umgewandelt wurde (s.a. Kapitel 3.2 „Leuchten – elektrische Eigenschaften“, Abschnitt „induktive Vorschaltgeräte“).


Vorschaltgeräte und Leuchten mit klassifizierten Vorschaltgeräten und deren Verpackungen müssen zur Kenntlichmachung der Übereinstimmung mit dieser und weiteren EU-Richtlinien das CE-Zeichen tragen.


Ziel der Richtlinie ist es, Vorschaltgeräte mit besonders hoher Verlustleistung schrittweise aus dem Markt zu nehmen. Daher enthält sie Stufen I bis III mit Verbotsterminen, ab dem die betreffenden Vorschaltgeräte nicht mehr in den wirtschaftlichen Verkehr gebracht werden dürfen



Die Europäische Kommission ist bei der Erarbeitung der Vorschaltgeräte-Richtlinie davon ausgegangen, dass bis Ende 2005 etwa 55% des Vorschaltgerätemarktes mit elektronischen Vorschaltgeräten abgedeckt wird. Dieses Ziel ist, bezogen auf den gesamten europäischen Markt, nicht erreicht worden, wohl aber in einigen Ländern, so auch in Deutschland. Als

Grund wird die wirtschaftliche Situation zu Beginn des 21. Jahrhunderts genannt. Mit Zunahme der wirtschaftlichen Ertragskraft sind die Verbraucher auch wieder eher bereit, in energiesparende Beleuchtungssysteme mit elektronischen Vorschaltgeräten zu investieren


Leuchten


Mit dem optischen System der Leuchten wird der Lichtstrom der Lampen so verteilt, dass die gestellte Beleuchtungsaufgabe bestmöglichst erfüllt wird. Für Energiebetrachtungen sind der Leuchtenbetriebswirkungsgrad und die Lichtstromverteilung bzw. die Lichtstärkeverteilung wichtige Kenngrößen von Leuchten.


Der Leuchten-Betriebswirkungsgrad ‡LB gibt an, welcher Anteil des Lampenlichtstroms die Leuchte verlässt. Die Art der Lenkung des Lampenlichtstromes und die thermischen Bedingungen innerhalb der Leuchte bestimmen den Leuchten-Betriebswirkungsgrad.


Die Lichtstromverteilung einer Leuchte bestimmt deren beleuchtungstechnische Wirkung im Raum. Der gesamte Leuchtenlichtstrom besteht aus den Teillichtströmen in den oberen und den unteren Halbraum. Der Teillichtstrom in den oberen Halbraum wird an der Decke bzw. an Teilen der Wände reflektiert und trägt zur Indirektbeleuchtung bei. Der Teillichtstrom in den

unteren Halbraum erzeugt die direkte Beleuchtungsstärke auf der Nutzebene bzw. fällt auf die Wände und erhöht ebenfalls den Indirektanteil der Beleuchtungsstärke. Direkt strahlende Leuchten konzentrieren den Leuchtenlichtstrom bevorzugt auf die zu beleuchtende Fläche und führen dort zu hohen Beleuchtungsstärken


Der Beleuchtungswirkungsgrad ‡B (definiert als das Verhältnis des auf die Nutzfläche gelangenden Lichtstroms zur Summe der Lichtströme aller installierten Lampen) ist umso höher, je höher der Leuchten- Betriebswirkungsgrad ist. Der Beleuchtungswirkungsgrad ist auch von der Lichtstärkeverteilung der Leuchten abhängig, die damit ebenfalls den für die gleiche Beleuchtungsstärke erforderlichen Energiebedarf für die Beleuchtung beeinflusst. Direkt strahlende Leuchten werden bevorzugt in Industrie, Handel und Handwerk mit meist schlechten Reflexionsgraden der Decke

und Wände eingesetzt und entsprechend EN 12464-1 den Arbeitsbereichen zugeordnet. Direkt-indirekt strahlende Leuchten haben meist einen höheren Leuchtenbetriebswirkungsgrad. Sie erfordern jedoch einen höheren Deckenreflexionsgrad, damit der




an die Decke gelangende Lichtstrom im wirtschaftlichen Sinne auch auf die Nutzebene zurückreflektiert wird. Direkt-indirekt strahlende Systeme erfordern im Vergleich zu direkt strahlenden Systemen je nach Anteil des an die Decke strahlenden Leuchtenlichtstroms geringfügig weniger oder geringfügig mehr Energie. Direkt-indirekt strahlende Leuchten mit speziellen Optiken für den

Direktanteil sind besonders in Büroarbeitsbereichen erwünscht. Hohe Anforderungen an die Begrenzung der Direkt- und Reflexblendung sind dafür ebenso Gründe wie die hohen Behaglichkeitswerte, die Beleuchtungssysteme mit hohen Deckenaufhellungen in Analogie zur natürlichen Beleuchtung durch den Himmel erreichen. Bei direkter Zuordnung der Leuchten zum Arbeitsbereich erreichen diese gleiche Energiebedarfswerte wie eine Allgemeinbeleuchtung des ganzen Raumes mit direkt strahlenden Leuchten.


Indirekt, also ausschließlich an die Decke strahlende Systeme benötigen auch bei einem hohen Deckenreflexionsgrad mehr Energie als vergleichsweise direkt strahlende Systeme. Sie sollten nur solchen Fällen vorbehalten sein, bei denen es auf eine starke Deckenaufhellung in Ergänzung zu einer zonalen, direkten Beleuchtung ankommt. Beispiele für den Einsatz vollständig indirekter Beleuchtung sind repräsentative Räume, wie Empfangs- und Schalterhallen, sowie Museen, in denen wenig Schatten und Reflexe auf den Exponaten gewünscht sind. Auch können Flure und

Aufenthaltszonen, insbesondere in Räumen des Gesundheitswesens, mit indirekt strahlenden Wandleuchten besonders akzeptabel und blendfrei beleuchtet werden.


Die europäische Kommission hat den Versuch unternommen, auch eine Energiekennzeichnung von Leuchten einzuführen und hat dazu entsprechende europäische Normen in Auftrag gegeben. Dieses Vorhaben ist im Wesentlichen deswegen aufgegeben worden, weil sich die energierelevanten Leuchteneigenschaften nicht ohne die wichtigen lichttechnischoptischen und gestalterischen Eigenschaften der Leuchten bewerten lassen. Und diese wiederum entziehen sich jeglicher rationaler, in Normen festgelegter Berechnungs- und Klassifizierungsmethoden.


Hinsichtlich der Begrenzung des Energiebedarfs ist dies insofern kein Nachteil, weil die meisten Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampen ausgestattet werden und für diese und die dafür notwendigen Vorschaltgeräte bereits Energieeffizienz-Klassifizierungen existieren.



Raumeigenschaften


Je heller ein Raum gestaltet ist, desto höher ist die Beleuchtungsstärke, denn der Beleuchtungswirkungsgrad ist auch von den Reflexionsgraden der Decke, der Wände und des Bodens, d.h. von dem reflektierten Lichtstrom an den Raumbegrenzungsflächen und der Möbel abhängig. Dies gilt auch für die Fenster, die nur einen Reflexionsgrad von etwa 10% haben. Helle Vorhänge können diesen auf 50% erhöhen.



Reflexionsgrade beeinflussen also ebenfalls den Energieverbrauch für die Beleuchtung. Dunkle Decken, Wände und Möbel (mit geringem Reflexionsgrad von z. B. 0,3) absorbieren viel Licht und erfordern daher für die gleiche Beleuchtungsstärke höhere Lichtströme. Das bedeutet mehr Lampen, Leuchten und mehr Energie.


Der Beleuchtungswirkungsgrad ist auch von der Raumgröße abhängig. Kleine Räume benötigen für die gleiche Beleuchtungsstärke je m2 Grundfläche einen höheren Energieaufwand als große Räume



Nutzung des Tageslichtes


Wesentlichen Einfluss auf den Energiebedarf haben weitere installationstechnische Maßnahmen: – Das Reduzieren bzw. Ausschalten der künstlichen Beleuchtung im gesamten Raum oder in Teilen davon bei ausreichendem Tageslichtangebot und – die Reduzierung bzw. das Ausschalten der künstlichen Beleuchtung im Raum oder in Teilen davon bei Abwesenheit der Personen durch den Einsatz von Präsenz- bzw. Bewegungsmeldern.


Ein Gebäudemanagement, das die Beleuchtung mit allen ihren Parametern einschließt, optimiert den Energiebedarf bei Wahrung der lichttechnischen Gütemerkmale der Beleuchtung. Intelligente EVG, z.B. in Verbindung mit DALI-Interfaces, sind dazu moderne Bausteine.


Niveau und örtlicher Verlauf des Tageslichtes in einem Raum hängen von einer Fülle von Einflussfaktoren ab, z. B. von der Größe und Lage der Fenster sowie Art und Umfang der Abschattung des Tageslichtes durch gegenüber den Fenstern befindliche Gebäude und deren Reflexionsgrad (Verbauung).


In Normen (in Deutschland in DIN 5034) und der einschlägigen Fachliteratur sind weitere Einflussfaktoren und Methoden der Berechnung der Tageslichtbeleuchtung beschrieben. Diese Berechnungen gehen von einem gleichmäßig bedeckten Himmel aus und gelten damit unabhängig von der Lage des Fensters bezüglich der Himmelsrichtung.


Der Tageslichtquotient D (in %) ist das Verhältnis der durch diffuses Tageslicht (also ohne Sonneneinstrahlung) erzeugten Beleuchtungsstärke Ep an einem betreffenden Punkt auf der Nutzebene im Raum und der Beleuchtungsstärke EA im Freien unter halbkugelförmiger, horizontaler und unverbauter Beleuchtung durch den bedeckten Himmel. Er beschreibt im Wesentlichen die geometrischen (baulichen) Bedingungen des Lichteinfalls, einschließlich eventueller Lichtreflexionen an gegenüberliegenden Gebäudeflächen. Insofern kann der relative Verlauf der Beleuchtungsstärke des Tageslichtes in Bild 1.16-16 auch als der Verlauf des Tageslichtquotienten im Raum angesehen werden.


Der Tageslichtquotient D an einem Punkt im Raum setzt sich aus dem Himmelslichtanteil DH, dem Außenreflexionsanteil DV und dem Innenreflexionsanteil DR zusammen.



Im unteren Bild ist eine starke Verbauung dargestellt, weswegen der untere Raum nur reflektiertes Licht DV von dem gegenüberstehenden Gebäude erhält


Als Tageslichtzonen im Innenraum werden Flächen bezeichnet, deren Tageslichtquotient in der Nutzebene mindestens 3% beträgt




Die durch das Tageslicht erzeugte Innenbeleuchtungsstärke ist von der Beleuchtungsstärke außerhalb des Gebäudes EA und dem Tageslichtquotienten D abhängig. Die horizontale Außenbeleuchtungsstärke bei bedecktem Himmel ist von der geographischen Lage des Ortes und der Tages- bzw. Jahreszeit abhängig


Für energetische Betrachtungen ergibt sich der nutzbare Tageslichtanteil in einem Raum aus




  • dem mittleren Tageslichtquotienten D, z. B. im Bereich von etwa 2⁄3 der Raumtiefe vom Fenster, in dem sich die Arbeitsplätze befinden,

  •  der Betriebs-, Nutzungs- bzw. Arbeitszeit und


  • dem Wartungswert der Beleuchtungsstärke.


Der Tageslichtquotient D = 0 beschreibt den fensterlosen Raum (bzw. auch den Innenbereich eines Großraumbüros oder einer Fertigungshalle). Dieser Fall hat einen Energiebedarf der künstlichen Beleuchtung von 100% (Volllastbetrieb). Je nach Tageslichtanteil (D > 0) kann mittels automatischem Regelsystem der Anteil der künstlichen Beleuchtung an der Gesamtbeleuchtung

reduziert und Energie eingespart werden


Das Bild rechts zeigt ein Standarddiagramm für den nutzbaren Tageslichtanteil für einen Arbeitsraum mit einer täglichen Arbeitszeit (Nutzungszeit) von 7:00 Uhr bis 18:00 Uhr bei tageslichtgesteuerter, künstlicher Beleuchtung für Tageslichtquotienten D = 0 bis D = 20. Das Diagramm gilt für 51° nördlicher Breite und ist für Deutschland repräsentativ.






Das Beispiel zeigt, dass die Beleuchtung bei geringer Nutzung des Tageslichtes mehr Energie benötigt als die Temperierung des Raumes und zwischen etwa 75% bis 25% des Energiebedarfs für Heizung, Lüftung, Kühlung und Maschinen des Büros erfordert. Dieser überraschend hohe Anteil der Beleuchtungsenergie ergibt sich daraus, dass die Energiebilanz auf der Basis der Primärenergie erfolgt. Dabei geht z. B. das Öl der Heizung gemäß DIN V 18599 mit dem Faktor 1,1 und die elektrische Energie für die Beleuchtung aufgrund des Energiemix in Deutschland mit dem Faktor 3 ein.


Die Energieeinsparung aufgrund der Nutzung des Tageslichtes wird auch durch die Volllaststunden der künstlichen Beleuchtung verdeutlicht. Die Volllastzeit ist die Zeit, in der die künstliche Beleuchtung mit voller Leistung betrieben wird. Zeiten mit verringerter Leistung der Beleuchtung, z.B. Dimmzeiten, gehen anteilig in die Volllastzeit ein. Sie ergibt sich aus der Nutzungszeit

des Raumes, aus dem Umfang des Tageslichtangebots, z.B. aufgrund der Größe der Fenster und der Entfernung des Arbeitsplatzes vom Fenster (Tageslichtquotient), der Nutzung des Tageslichtes als Ersatz für die künstliche Beleuchtung und der Nutzungsfrequenz, d.h. der Anwesenheit im Raum. Tabelle 1.16-20 enthält für Energie-Vorausberechnungen Anhaltswerte für die Nutzungszeiten verschiedener Raumarten und Richtwerte für die Volllaststunden der künstlichen Beleuchtung bei Nutzung des Tageslichtes, d.h. bei zeitweisem bzw. teilweisem Ersatz der künstlichen Beleuchtung.


Die Nutzung des Tageslichtes ist auch aus arbeitsschutzrechtlichen Gründen geboten. Die Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV)) vom 12.8.2004 verlangt für Arbeitsstätten „möglichst ausreichend Tageslicht“. Darunter wird ein Tageslichtquotient von 1 bis 10% bei seitlicher Anordnung von Fenstern verstanden. Die Landesbauordnungen schreiben eine lichte Rohbauöffnung

der Fenster von 1⁄8 der Raumgrundfläche vor. Im Allgemeinen kann von einem ausreichenden Tageslichtquotienten ausgegangen werden, wenn diese Fenstergröße eingehalten wird. Bei Oberlichtern ist ein Tageslichtquotient von 4% notwendig und als Richtwert 8% der Deckenfläche als lichtdurchlässig zu gestalten.


Tageslichtabhängige Regelung der künstlichen Beleuchtung kann zusätzlich Energieressourcen nutzen und den Energiebedarf für die Beleuchtung drastisch verringern. Solche Regelungssysteme müssen jedoch berücksichtigen, dass die Gütemerkmale der Beleuchtung, wie vor allem die Beleuchtungsstärke und Blendungsbegrenzung, erfüllt bleiben.


Die Beeinflussung der künstlichen Beleuchtung aufgrund des Tageslichtangebots kann




  • durch Steuerung aufgrund der Außenhelligkeit mit außenliegenden Sensoren oder


  • durch Regelung aufgrund der Innenhelligkeit mit innenliegenden Sensoren erfolgen.


 





In beiden Fällen geben lichtempfindliche Sensoren eine Signalgröße an ein Steuer- bzw. Regelgerät, das aufgrund eingestellter Sollgrößen die betreffenden Leuchtengruppe schaltet bzw. den Lichtstrom der betreffenden Leuchtengruppen regelt.


Außenliegende Sensoren werden meist je Fassadenseite (Himmelsrichtung) nur einmal installiert und befehlen die Steuerungssysteme aller Räume an dieser Fassade. Der unterschiedliche Tageslichteinfall, z.B. bedingt durch unterschiedliche „Verschattung“ des Erdgeschosses gegenüber höher liegenden Etagen, wird dadurch nicht erfasst. Auch ist der installationstechnische

Aufwand meist höher. Bei der Steuerung mit außenliegenden Sensoren ist ein Vergleich der Soll- und Ist-Beleuchtungsstärke im Raum nicht möglich.




Innenliegende Sensoren signalisieren dagegen die jeweilige Ist-Beleuchtungsstärke im Raum und regeln den Lampenlichtstrom auf den eingestellten Sollwert. Damit lassen sich z. B. konstante Beleuchtungsniveaus realisieren, die sich aus dem sich ändernden Tageslichtangebot und dem entsprechend nachgeregelten Lichtstrom der künstlichen Beleuchtung ergeben.


Bei innenliegenden Sensoren wird immer auf den Sollwert der Beleuchtungsstärke geregelt, d. h. es werden auch die Lampenalterung und die Verschmutzung des Raumes und der Leuchten sowie die Verringerung des Lichteinfalls, z.B. durch Verschmutzung der Fenster oder Verdunklungen etwa durch Jalousien, erfasst. Bei „statischen“ Beleuchtungsplanungen, also solchen

ohne tageslichtabhängige Regelungen, wird aufgrund des Wartungsfaktors ein höherer Neuwert der Beleuchtungsstärke installiert. Der damit verbundene zusätzliche Energiebedarf kann durch eine Konstantregelung der Beleuchtungsstärke auf den Wartungswert eingespart werden. Ein wesentlicher Vorteil raumbezogener Sensoren liegt auch in der individuellen Einstellbarkeit

der Sollwerte der Beleuchtungsstärke und deren Verlauf in der Raumtiefe.


Das Bild zeigt einen Raum mit 3 Lichtbändern, bestehend aus Leuchten mit Leuchtstofflampen 58 W, und zwar mit verlustarmen Vorschaltgeräten VVG, elektronischen Vorschaltgeräten EVG bzw. mit elektronischen, dimmbaren Vorschaltgeräten (Dimm-EVG). Der gesamte Energiebedarf für die künstliche Beleuchtung mit Dimm-EVG reduziert sich – bezogen auf die Anlagen mit VVG – auf unter 40%.








Tageslicht bedeutet nicht nur der standardisierte, bedeckte Himmel, mit dem die Tageslichtberechnungen durchgeführt werden. Tageslicht heißt auch Sonneneinstrahlung, Blendgefahr und Aufwärmung des Raumes. In diesen Fällen die Fenster zu verschließen und die künstliche Beleuchtung einzuschalten ist ökologisch und auch psychologisch der falsche Weg. Ein Sichtkontakt ins Freie ist ein wesentliches Merkmal ergonomisch und den Regeln des Arbeits- und Gesundheitsschutzes entsprechend gestalteter Arbeitsplätze. Tageslichtlenksysteme, partielles Abschatten der

direkten Sonneneinstrahlung und entsprechend der Sonneneinstrahlung optimierte Aufstellung der Arbeitsplätze sind Möglichkeiten, Störungen durch Sonneneinstrahlungen zu begrenzen.




Konferenzen, Gleitzeit und Pausenzeiten führen dazu, dass die Personen den Arbeitsraum verlassen, aber die Beleuchtung meist weiterhin eingeschaltet bleibt. In diesen Fällen können Präsenzmelder die Beleuchtung im ganzen Raum oder in Teilen davon ausschalten. Präsenzmelder reagieren bereits auf geringste Handbewegungen sitzendender Personen. Bleiben diese aus, kann die Beleuchtung ausgeschaltet werden. Infrarot-Präsenzmelder detektieren anwesende Personen. Die Ansprechzeit des Präsenzmelders kann individuellen Bedürfnissen angepasst werden, wodurch allzu häufiges Schalten bzw. Regeln der Beleuchtung vermieden wird.




Das Einsparpotential durch Ausschalten der Beleuchtung durch Präsenzmelder wird z. B. in der Publikation SIA 380-4 „Elektrische Energie im Hochbau: Beleuchtung“ (SIA Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein) mit 20% angenommen. In der Praxis ergeben sich je nach Benutzerverhalten jedoch davon abweichende Werte.


Das Beispiel eines typischen fensterorientierten Büros zeigt das Einsparpotential an Beleuchtungsenergie bei Nutzung des Tageslichtes. Das Büro ist mit einer direkt-indirekt strahlenden raumbezogenen Beleuchtung mit einer elektrischen Bewertungsleistung von p = 14 W/m2 bei manueller Kontrolle des künstlichen Beleuchtungssystems und einer konventionellen Fassadenausführung (konventioneller Raffstore als Sonnenschutz) ausgestattet.




Die Endenergie für 100% künstliche Beleuchtung in der Nacht ist in allen drei Fällen gleich, der Energiebedarf für die künstliche Beleuchtung am Tage lässt sich jedoch erheblich beeinflussen. Die Energiebilanz zeigt, dass der jährliche Energiebedarf für die Beleuchtung durch Nutzung des Tageslichtes von 18,8 kWh/(m2 · a) um 45% auf 10,5 kWh/(m2 · a) verringert werden kann. Die Primärenergiebedarfswerte liegen aufgrund der Umrechnung der elektrischen Energie in Primärenergie (Energiemix) um den Faktor 3 höher als die (elektrischen) Endenergien und unterstreichen damit noch deutlicher den hohen Stellenwert energieeffizienter Beleuchtung in der zukünftigen energetischen Betrachtung von Gebäuden, die auf der Basis der Primärenergie erfolgt.


Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden


Mit der EU-Richtlinie 2002/91/EG vom 16.12.2002 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD – Energy Performance of Buildings Direktive) ist eine weitere Vorschrift zur Verringerung des Energieverbrauchs und damit des CO2-Ausstoßes nach dem Kyoto-Protokoll von 1997 erlassen worden. Neben der Heizung, Lüftung und Klimatisierung des Gebäudes

wird damit auch die künstliche Beleuchtung – und zwar nur die künstliche Beleuchtung zur Erfüllung der Sehaufgaben, nicht die dekorative Beleuchtung – erfasst. Die Richtlinie gilt für neue Wohn- und Dienstleistungsgebäude mit einer Gesamtnutzfläche ab 1000 m2 sowie für bestehende Wohn- und Dienstleistungsgebäude mit einer Gesamtnutzfläche ab 1000 m2, wenn größere

Renovierungen mit mehr als 25% des Gebäudewertes durchgeführt werden.


Die Richtlinie sollte bis Januar 2006 in nationales Recht umgesetzt werden. In Deutschland soll das durch eine entsprechende Anpassung der Energieeinsparverordnung von 2001 erfolgen, die in der 2. Hälfte 2007 in Kraft treten soll. Danach sollen ab 1.1.2009 in Deutschland Energieausweise für Nichtwohngebäude Pflicht werden.


In anderen europäischen Ländern existieren bereits entsprechende gesetzliche Regelungen. In England gilt seit 2003 die „Building-Regulation“. Belgien, Frankreich, die Schweiz und die Niederlande arbeiten schon seit einiger Zeit mit Systemen zur Energiebilanzierung in Gebäuden. Eine Harmonisierung der Bewertungssysteme ist gegenwärtig jedoch noch nicht erkennbar.


Das Ziel der EU-Richtlinie ist, die energetische Qualität von Gebäuden über einen Gebäudeenergiepass zu kennzeichnen, ähnlich wie das z. B. für Haushaltskühlgeräte oder für Lampen bereits eingeführt ist. In Deutschland soll der Energiepass für alle Gebäude – unabhängig von deren Größe – vorgeschrieben werden, für Wohnungen und Wohngebäude allerdings ohne den Energieanteil für die Beleuchtung.


Mit der Energiekennzeichnung soll bei Bau, Verkauf und Vermietung von Gebäuden stärker auf den zu erwartenden Energiebedarf eingewirkt werden. Insofern wird die energetische Gebäudekennzeichnung sowohl das Energiebewusstsein fördern als auch in den Immobilienmarkt für bestehende und neue Gebäude eingreifen.


Grundsätzlich können EU-Länder im Laufe des Gesetzgebungsverfahrens auch Kennwerte für den Energiebedarf in kWh/(m2 · a) erlassen, was durch die Pfeile in Bild 1.16-25 als Beispiel für ein energieeffizientes und klimatisiertes bzw. für ein durchschnittlich klimatisiertes Verwaltungsgebäude (Referenzgebäude) angedeutet ist.


Die EU-Richtlinie enthält weder detaillierte Energiewerte noch eine Methode, wie die Gesamtenergiewerte eines Gebäudes zu ermitteln sind. Das ist Aufgabe europäischer und nationaler Normen. Für die Beleuchtung wird der Einbeziehung des Tageslichtes als wesentliches Energiesparpotential große Bedeutung zukommen. Tageslichtnutzung, Regelung bzw. Steuerung der künstlichen Beleuchtung und Anwesenheitsdetektion werden im Hinblick auf Verringerung des Energiebedarfs für die Beleuchtung immer wichtiger. Zur Energieeffizienz von Beleuchtungsanlagen s.a. den

Leitfaden des ZVEI ( Elektroleuchten).



Deutsche Norm DIN V 18599


In Deutschland ist eine Normenreihe (als Vornorm) DIN V 18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Beheizung, Kühlung, Belüftung, Warmwasser und Beleuchtung“ erarbeitet worden, die aus 10 Teilen besteht. Diese Vornorm ist die Grundlage für die Energiebilanzierung nach der z. Z. in Aktualisierung befindlichen Energieeinsparverordnung. Vornormen werden i. A. ohne Normentwurf sofort veröffentlicht, um so schnell dem aktuellen Bedarf, der im vorliegenden Fall durch die Umsetzung der EU-Richtlinie

2002/91/EG bis 2006 in nationales Recht entstanden ist, gerecht zu werden. Der Gesetzgeber kann die Anwendung von Vornormen vorschreiben. Für die aktualisierte Energieeinsparverordnung ist dies vorgesehen. Auch können Vornormen nach vertraglicher Vereinbarung zur Basis von Verträgen gemacht werden.


Für die Beurteilung des Energiebedarfs für die Beleuchtung sind die Teile 1, 4 und 10 der Norm DIN V 18599 von Bedeutung. Der Geltungsbereich der Norm in Bezug auf die Beleuchtung umfasst ausschließlich die Beleuchtung zur Erfüllung der Sehaufgabe in Nichtwohngebäuden; dekorative Beleuchtung wird durch die Norm nicht berücksichtigt.



DIN V 18599-4 erfasst alle Einflüsse auf den Energiebedarf der Beleuchtung, wie die installierte Anschlussleistung des Beleuchtungssystems, die Tageslichtversorgung, Beleuchtungskontrollsysteme und Nutzungsanforderungen.


Der Energiebedarf für Beleuchtungszwecke wird in jedem zu betrachtenden Bereich (Raum oder Raumzone) als Produkt aus elektrischer Anschlussleistung (elektrische Bewertungsleistung) und einer effektiven Betriebszeit der Kunstlichtanlage ermittelt. Die effektiven Betriebszeiten berücksichtigen, ausgehend von der Gesamtbetriebszeit der Beleuchtungsanlage, das energetische Einsparpotenzial aufgrund der Tageslichtnutzung und einer eventuellen Abwesenheit der Nutzer in den jeweils betrachteten Bereichen.


Um die spezifische, installierte elektrische Leistung für die künstliche Beleuchtung eines Raumes zu ermitteln, sind drei Verfahren möglich:



  • Tabellenverfahren (schnell und einfach, ergibt jedoch allgemein höhere Anschlusswerte)


  • vereinfachtes Wirkungsgradverfahren (zeitaufwändiger, aber genauer, berücksichtigt Eigenschaften des Raumes, der Lampen, Leuchten und Vorschaltgeräte)


  • detaillierte Fachplanung (zeitaufwändig, optimales Verfahren, jedoch bei fehlenden Detailangaben in der Vorplanung nicht anwendbar).


 


Bei dem Tabellenverfahren können aus einer Tabelle für die künstliche Beleuchtung mit stabförmigen Leuchtstofflampen spezifische elektrische Bewertungsleistungen, bezogen auf 1 m2 und 1 lx – Einheit W/(m2 · lx) – in Abhängigkeit von der Lichtstromverteilung der Leuchten und der Art der verwendeten Vorschaltgeräte entnommen und für die Vorplanung des Energienachweises des Gebäudes verwendet werden.


Die spezifischen elektrischen Bewertungsleistungen gelten für Leuchten mit stabförmigen Leuchtstofflampen und unterschiedlicher Vorschaltgerätearten (EVG elektronische Vorschaltgeräte, VVG verlustarme Vorschaltgeräte und KVG Vorschaltgeräte konventioneller Bauart). Für Beleuchtungsanlagen mit anderen Lichtquellen ist die spezifische elektrische Bewertungsleistung pj,lx in W/(m2 · lx) aus den Werten der Tabelle – und zwar aus den Werten für stabförmige Leuchtstofflampen mit EVG – mit den in Tabelle 1.16-28 angegebenen Faktoren durch Multiplikation zu ermitteln.


Bei detaillierter Fachplanung können die Werte nach der Tabelle bis zu 40% unterschritten werden.Die elektrische Leistung der Beleuchtung (Bewertungsleistung) berechnet sich nach folgender

Formel:


Darin sind:


pj die auf die Raumfläche bezogene elektrische Bewertungsleistung für die künstliche Beleuchtung des Berechnungsbereiches jpj,lx spezifische Bewertungsleistung für stabförmige Leuchtstofflampen E -m Wartungswert der Beleuchtungsstärke in lx nach EN 12464-1 kA Minderungsfaktor für den Bereich der Sehaufgabe, kL Anpassungsfaktor Lampe für nicht stabförmige Leuchtstofflampen, entfällt für stabförmige Leuchtstofflampen kR Raumfaktor



Deutsche Norm DIN V 18599




Der Minderungsfaktor kA berücksichtigt das Verhältnis der Fläche des Bereichs der Sehaufgabe zur Gesamtfläche des Raumes bzw. der betrachtenden Raumzone sowie das Verhältnis des Wartungswertes der Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe und im Umgebungsbereich. Werte für kA sind in Teil 10 der Normenreihe DIN V 18599 tabelliert bzw. kann nach folgender

Formel berechnet werden:



Darin sind:


As die Fläche des Bereichs der Sehaufgabe im Raum bzw. der zu betrachtenden Raumzone


A gesamte Grundfläche des Raumes bzw. der betrachteten Raumzone


E -u Wartungswert der Beleuchtungsstärke des Umgebungsbereiches


E -m Wartungswert der Beleuchtungsstärke des Bereichs der Sehaufgabe


Der Einfluss unterschiedlicher Raumgeometrien und unterschiedlicher Beleuchtungssysteme (Lichtstromverteilung der Leuchten) ist mit dem Anpassungsfaktor kR in Abhängigkeit vom Raumindex k zu berücksichtigen. Anhaltswerte für den Raumindex unterschiedlicher Raumnutzungen sind DIN V 18599-10 zu entnehmen. Der Raumindex kann jedoch auch aus den Raumabmessungen a (Länge) und b (Breite) und der Lichtpunkthöhe h berechnet werden.





Deutsche Norm DIN V 18599


Die in Kapitel „Licht und Ökonomie“ dargestellten Planungsbeispiele für die Sanierung alter Beleuchtungsanlagen erfüllen die spezifischen Anschlussleistungen. Nur eine Anlage, nämlich die alte Flurbeleuchtung, erfüllt die Rechenwerte nicht. Ursache ist der sehr schlechte Betriebswirkungsgrad der Paneeleinbauleuchten von nur 0,37.


Dass die Altanlagen verhältnismäßig geringe spezifische Anschlussleistungen und scheinbar auch unter Energieeinsparkriterien akzeptable Werte ergeben, liegt daran, dass bei der Rekonstruktion der Altanlagendaten in Ermangelung realistischer Ist-Werte mit den lichttechnischen Daten von neuen Leuchten gleicher Bauart und neuen Dreibandenlampen ausgegangen wurde. Daraus ist zu erkennen, dass bei theoretischen Vergleichen von Altanlagen und Neuanlagen meist ein unrealistisches Bild entsteht. Wirklichkeitsnahe Vergleiche sollten daher von lichttechnischen und energetischen Messungen in Altanlagen ausgehen.


Die elektrische Bewertungsleistung für die künstliche Beleuchtung eines Raumes lässt sich auch mit dem vereinfachten Wirkungsgradverfahren bestimmen. Hierbei sind keine spezifischen elektrischen Leistungen vorgegeben. Die auf die Raumgrundfläche bezogene elektrische „Bewertungsleistung“ berechnet sich nach folgender Formel:




Darin bedeuten:


pj die auf die Raumfläche bezogene elektrische Bewertungsleistung für die künstliche Beleuchtung des Berechnungsbereiches j


kA Minderungsfaktor für den Bereich der Sehaufgabe


E -m Wartungswert der Beleuchtungsstärke in lx nach

EN 12464-1


WF Wartungsfaktor, liegt kein Wert vor, ist nach

DIN V 18599-4 der Wert 0,67 anzusetzen


‡S Systemlichtausbeute von Lampe und Vorschaltgerät


‡LB Leuchten-Betriebswirkungsgrad nach Herstellerangaben


‡R Raumwirkungsgrad


Der Raumwirkungsgrad ‡R wird entweder nach den einschlägigen Planungsmethoden bestimmt oder aus der Formel ‡R = ‡B/‡LB berechnet, wobei der Leuchtenbetriebswirkungsgrad

‡LB und der Beleuchtungswirkungsgrad

‡B entsprechenden Herstellerangeben entnommen werden kann.




Die Grundformel für die detaillierte Fachplanung wir in DIN V 18599-4 als Bilanzierungsansatz bezeichnet. Danach ergibt sich der gesamte Nutzenergiebedarf für die künstliche Beleuchtung Ql,b in kWh/a aus der Summe des Energiebedarfs Ql,b,n,j in den (räumlichen) Zonen n und den Berechnungsbereichen j und der Summe der Teilbetriebsfaktoren Ft,n, die die Betriebszeiten der Beleuchtung in den Zonen n bzw. Bereichen j beschreiben:



Die Bereiche und Zonen eines Raumes, die am Tage teilweise mit Tageslicht (TL) versorgt werden und in denen die künstliche Beleuchtung (TKL) reduziert bzw. ausgeschaltet werden kann, werden getrennt betrachtet von den Zonen und Bereichen, die kein oder nur ungenügend Tageslicht bekommen und daher während der Nutzungsdauer des Raumes ständig künstlich

beleuchtet werden müssen. Diese Aufteilung wird als Zonierung bezeichnet. Damit kommt der Analyse der Tageslichtversorgung der Räume oder Teilen davon zukünftig ein wesentlich höherer Stellenwert in der Planung zu. Genauere Energieeffizienzberechnungen für die Beleuchtung beziehen also die Tageslichtberechnung mit ein.



Darin bedeuten (alle Zeiten in Stunden/Jahr)


Ql, b, n, j Energiebedarf für die Beleuchtung in der Zone n und im Berechnungsbereich j in kWh/a


pj spezifische elektrische Bewertungsleistung der Beleuchtung des Bereiches j in W/m2


ATL, j Teilfläche des Bereiches j, der mit Tageslicht versorgt wird


teff, Tag, TL, j effektive Betriebszeit der künstlichen Beleuchtung im Bereich j am Tage, die vom Tageslicht (anteilig) versorgt wird


teff, Nacht, j effektive Betriebszeit der künstlichen Beleuchtung im Bereich j während der Nacht


AKTL, j Fläche des Bereiches j, der nicht mit Tageslicht, also künstlich beleuchtet wird


teff, Tag, KTL, j effektive Betriebszeit der künstlichen Beleuchtung im Bereich j, der kein Tageslicht erhält und daher künstlich beleuchtet wird


teff, Nacht, j effektive Betriebszeit der künstlichen Beleuchtung im Bereich j zur Nachtzeit


Die effektive Betriebszeit im tageslichtversorgten Bereich j ergibt sich aus der tatsächlichen Betriebszeit und dem Teilbetriebsfaktor, der die Tageslichtversorgung des Bereiches beschreibt.


Die Formel berücksichtigt die



  • Anschlussleistung


  • Nutzungszeiten


  • Einsparung durch tageslichtabhängige Steuerung


  • Einsparung durch präsenzabhängige Steuerung


  • Nutzungszonen.


 


Für die detaillierte Fachplanung stellt DIN V 18599-4 umfangreiche Hinweise einschließlich der Bestimmung der Tageslichtversorgung der Räume zur Verfügung. Dabei erfolgt die Ermittlung des Energiesparpotenzials durch rationelle Nutzung des Tageslichtes in drei Stufen:



  • Ermittlung des Tageslichtquotienten aus den geometrischen Daten von Raum, Fassade und Verbauung, klima- und lageunabhängig.


  • Berücksichtigung der lichttechnischen Eigenschaften von Fassadenbaustoffen, z. B. der Verschattung und der Fenster.


  • Berücksichtigung klima-, orientierungs- und nutzungsabhängiger Einflüsse auf die Tageslichtversorgung bzw. die künstliche Beleuchtung. Dazu gehören auch tageslicht- und anwesenheitsabhängige Steuerund Regelsysteme der künstlichen Beleuchtung.


Die nach den drei Methoden ermittelte elektrische Energie für die Beleuchtung in kWh/(m2 · a) oder in kWh/a muss in Primärenergie umgerechnet werden. Diese Größe beschreibt die Umweltrelevanz der Energieverbraucher. Dabei wird nach DIN V 18599-1 für Deutschland die elektrische Energie mit einem Primärenergiefaktor von 3 multipliziert.



Während die meisten Energieverbraucher eines Gebäudes mehr oder minder direkt aus Primärenergie (z.B. Öl oder Gas) gespeist werden, ist die Beleuchtung auf Elektroenergie angewiesen. Der Strom-Mix aus den für die Erzeugung der Elektroenergie benötigten Primärenergieträgern ergibt für Deutschland den Faktor 3. Daraus folgt im Vergleich zu den übrigen Primärenergienutzern

wie Heizung, Kühlung, Befeuchtung, Lüftung und Warmwasser, dass der Anteil für die Beleuchtung in die gesamte Energiekennzeichnung des Gebäudes mit dem Faktor 3 eingeht. Somit geht bei der Energiekennzeichnung eines Gebäudes die Beleuchtungsenergie stärker in die Bilanz ein, als es bei ausschließlicher Betrachtung des elektrischen Energiebedarfs der Fall ist. Energieeinsparmaßnahmen bei der Beleuchtung werden dadurch deutlicher und wichtiger.


Je nach Energiemix zur Erzeugung der elektrischen Energie können in anderen Ländern dafür andere Primärenergiefaktoren gelten.


Umweltverträgliche Entsorgung


Seit dem 27.1.2003 gilt in Europa die Richtlinie 2002/96/EG über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE – Waste Electrical and Electronic quipment). Diese Richtlinie musste bis zum 18.8.2005 in nationale Gesetze der EU-Staaten umgesetzt werden.


Eng mit der Richtlinie über die Altgeräte steht auch die Stoffverbotsrichtlinie 2002/95/EG vom 27.1.2003 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (RoHS – Restriction of Hazardous Substances). Danach dürfen ab dem 1.7.2006 neu in Verkehr gebrachte Elektro- und Elektronikgeräte nicht mehr als 0,1 Gewichtsprozent

Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom, polybromiertes Biphenyl (PBB) bzw. polybromierten Diphenylether (PBDE) bzw. nicht mehr als 0,01 Gewichtsprozente Cadmium je homogenen Werkstoffs enthalten. Die Gewichtsprozente gelten für alle Leuchten und Lampen einschließlich der elektronischen Komponenten. Für Leuchtstofflampen und Kompakt-Leuchtstofflampen sind gewisse Ausnahmen hinsichtlich der Quecksilbermenge je Lampe zulässig.


In Deutschland sind beide Richtlinien durch das „Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz – ElektroG)“ umgesetzt und am 16.3.2006 in Kraft getreten.


Hauptziele dieser Gesetze sind die




  • Vermeidung von Abfällen aus Elektro- und Elektronikgeräten


  • Reduzierung der Abfallmenge durch Wiederverwendung,durch Vorgabe von Sammel-, Verwertungsund Recyclingquoten (z. B. sollen mindestens 4 kg Altgeräte je Bewohner und Jahr gesammelt und einer entsprechenden Verwertung zugeführt werden) und

  •  Verringerung des Schadstoffgehalts der Geräte. Die Verpflichtung, für die Entsorgung, d. h. für die Behandlung, Verwertung und Beseitigung der Geräte


Verantwortung zu übernehmen, soll die Hersteller dazu zwingen, den gesamten Lebenszyklus ihrer Produkte in ihre Kalkulation einzubeziehen. Damit macht der Gesetzgeber die Hersteller der Geräte für deren Endsorgung verantwortlich. Der private Verbraucher erhält das Recht, die Elektro- bzw. Elektronik-Altgeräte kostenlos an bestimmten Sammelstellen abgeben zu können. Für gewerblich genutzte Altgeräte sollen Art und Ort sowie die Kosten der Rücknahme der Altgeräte zwischen dem Hersteller oder seiner Verbände und den Endnutzern frei vereinbart werden können.


Von der Richtlinie sind betroffen:




  • Leuchten für Leuchtstofflampen, ausgenommen Leuchten in Haushaltungen


  • Stabförmige Leuchtstofflampen


  • Kompakt-Leuchtstofflampen


  • Entladungslampen, einschließlich Natriumdampf- Hochdrucklampen und Metalldampflampen


  • Natriumdampf-Niederdrucklampen


  • Sonstige Beleuchtungskörper oder Geräte für die Ausbreitung oder Steuerung von Licht.


 


Ausgenommen sind Glühlampen und alle Leuchten in Haushaltungen. Nach dem 13.8.2005 in den Verkehr gebrachte Elektrobzw. Elektronikgeräte, wozu auch die in der Richtlinie genannten lichttechnischen Produkte gehören, müssen hinsichtlich der Rücknahmegarantie durch den Hersteller gekennzeichnet sein.


Die Umsetzung der EU-Richtlinie 2002/96/EG in nationales Recht kann hinsichtlich der Details unterschiedlich erfolgen, womit Verschärfungen in einzelnen EUStaaten zulässig sind. Daher sind auch Abweichung der nationalen Gesetze und der Entsorgungsprozeduren in den einzelnen EU-Staaten möglich.


Durch das Verbot der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe bei der Produktion von Neugeräten sollen Belastungen für Umwelt und Gesundheit von vornherein begrenzt werden und Entsorgungsprobleme gar nicht erst entstehen.


Nach dem in Deutschland gültigen Kreislaufwirtschaftsund Abfallgesetz (KrW/AbfG) vom Oktober 1996 gehören PCB-haltige Kondensatoren und Entladungslampen zu den besonders überwachungsbedürftigen Abfällen, weil sie Schadstoffe, bei Entladungslampen insbesondere Quecksilber, enthalten. Lampen sind verwertbar und müssen deshalb unzerstört zum

Entsorger bzw. zur Schadstoffsammelstelle gelangen. Entsorgungspflichtig ist der Abfallerzeuger.


Entsorgung von Lampen


Für die Lampenindustrie gilt der Grundsatz: Trennen, Sammeln, Entsorgen, Recyclen, Verwerten.


Seit Gründung der Arbeitsgemeinschaft Lampen-Verwertung (AGLV) ist in Deutschland ein flächendeckendes System von Lampenentsorgungsunternehmen aufgebaut worden, zu dem spezielle Lampenverwerter und auch Lampenhersteller mit entsprechenden Entsorgungseinrichtungen gehören. Diese Unternehmen sind qualifiziert, zertifiziert und allgemein anerkannt. Sie werden kontinuierlich und unabhängig überwacht. Die Arbeitsgemeinschaft Lampen-Verwertung (AGLV) wurde Ende 1995 unter dem Dach des Fachverbandes Elektrische Lampen im Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie (ZVEI) e.V. gegründet. Ziel der Arbeitsgemeinschaft ist die Förderung der umweltverträglichen Verwertung der ausgedienten Entladungslampen

im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgesetzes. Zu diesem Zweck unterwerfen sich die in der AGLV mitwirkenden Lampenverwerter strengen Zertifizierungskriterien und dokumentieren, dass die Lampenverwertung mit effektiven Verfahren besonders umweltverträglich erfolgt. Bei stabförmigen Leuchtstofflampen wird aufgrund ausgereifter Verfahren ein Verwertungsgrad

von fast 100% erreicht (siehe auch Elektrische Lampen/über uns/Gremien/AGLV).


Glühlampen gehören nicht zum Geltungsbereich des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes (ElektroG), sie sind Hausmüll.


Die EU-Richtlinie 2002/96/EG betreffend der Elektround Elektronik-Altgeräte (WEEE) wirft für die davon betroffenen Entladungslampen besondere Probleme auf:




  • Eine Unterscheidung der Richtlinie in Produkte aus privaten Haushaltungen und nicht-privaten Verwendungsstellen ist bei Lampen schwer möglich.


  • In Europa werden jährlich etwa 600 Mio. Stück Gasentladungslampen verkauft, die größte Menge aller von der Richtlinie betroffenen Produkte.


  • Lampen sind leicht zerstörbar und müssen besonders sorgfältig den Entsorgungsstellen zugeführt werden.


  • Die Sammlung und Entsorgung der Lampen wird auf 60%, in Sonderfällen auf 80 %, des aktuellen Produktpreises geschätzt. Diese Kosten werden die Produkte verteuern. Die Folge könnte sein, dass der Verbraucher eher zu den billigen Glühlampen, die nicht der EU-Richtlinie unterliegen, anstelle der Energie sparenden Entladungslampen greift, und sich damit ein hinsichtlich der


Energieeinsparung kontraproduktives Verbraucherverhalten einstellt.


Lampen haben einen europaweiten Markthorizont. Die Entsorgungsfragen sind z. Z. in den europäischen Staaten nicht einheitlich gelöst. Der ELC (European Lamp Companies Federation, der Dachverband der europäischen Lampenhersteller, deren Mitglieder 90% des europäischen Lampenmarktes bedienen) arbeitet an einem einheitlichen System der Lampenentsorgung. Die jeweils aktuelle Situation dazu ist bei den Lampenherstellern zu erfragen.


Am 15.12.2005 wurde von führenden Lampenherstellern ein Gesellschaftsvertrag bezüglich der Entsorgung von Gasentladungslampen in Deutschland abgeschlossen und das Gemeinschaftsunternehmen „Lightcycle Retourlogistik und Service GmbH“ gegründet. Dieses Unternehmen organisiert treuhänderisch für die Lampenhersteller die bundesweite Behältergestellung für Entladungslampen an den kommunalen Sammelstellen und deren Abholung sowie die gesamte Entsorgungslogistik. Die anschließende Verwertung der Altlampen

erfolgt durch im Wettbewerb stehende Unternehmen. Dieses kollektive Entsorgungs-System stellt sicher, dass seit dem 24.3.2006 die schadstoffhaltigen, entsorgungspflichtigen

Gasentladungslampen kostenlos durch den Hersteller, bzw. dessen Beauftragten, zurückgenommen werden. Daneben können auch gewerbliche Sammelstellen, z.B. des Handels und der

Entsorgungswirtschaft, eingerichtet werden. Diese Unternehmen müssen sich dazu registrieren lassen.


Für alle Arten von Lampen gilt die Stoffverbotsrichtlinie 2002/95/EG (RoHS).


Entsorgung von Leuchten


Die Richtlinie 2002/96/EG über Elektro- und Elektronik- Altgeräte (WEEE) wurde in Deutschland durch das „Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektround Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz – ElektroG)“ vom 16.3.2006 umgesetzt. Danach müssen Elektroleuchten vom Hersteller bzw. dessen Beauftragten zurückgenommen werden. Die Kosten für die Rücknahme und Verwertung soll nach dem Gesetz der Hersteller bzw. Inverkehrbringer übernehmen. Die notwendigen Einzelheiten, insbesondere über die Arbeit der im Gesetz vorgesehenen „gemeinsamen Stelle“, die die Abholung, Rücknahme und stoffliche Wiederverwertung und weitere Pflichten der Hersteller der Elektrogeräte durchführt und gegenüber den staatlichen Aufsichtsstellen verantwortet, sind in Deutschland wie folgt geregelt:




  • Alle Leuchten aus privaten Haushalten (auch Leuchten für Leuchtstofflampen) sind vom Gesetz ausgenommen. Die Entsorgung obliegt dem Besitzer.


  • Alle Leuchten – technische Leuchten und auch Schmuckleuchten – als Investitionsgüter im gewerblichen Bereich, z. B. auch in Hotels, in der Gastronomie usw., unterliegen dem Gesetz. Wurden diese vor dem 13.8.2005 in Verkehr gebracht, entsorgt diese der Letztbesitzer.


  • Leuchten aus Gewerbe, Industrie, Verwaltung und sonstigen Bereichen, die aufgrund ihrer Beschaffenheit und Menge (geringe haushaltsübliche Mengen) mit denen aus privaten Haushalten vergleichbar sind, unterliegen nicht dem Anwendungsbereich des Gesetzes und können als Haushaltsmüll betrachtet werden. Das gilt z. B. für alle Leuchten in Arztpraxen,Rechtsanwaltskanzleien, Kleinunternehmen usw.


  • Leuchten, die zwar aufgrund ihrer Beschaffenheit mit denen aus privaten Haushalten vergleichbar sind, jedoch in großen Mengen eingesetzt werden, unterliegen ebenfalls dem Gesetz.


  • Alle entsorgungspflichtigen Produkte, wie technischen Leuchten (Investitionsgüter) und Wohnraumleuchten (Schmuckleuchten), müssen entsprechend gekennzeichnet werden und werden aufgrund einer bilateralen Vereinbarung zwischen Nutzer und Hersteller entsorgt.


  • Für die Entsorgung ist auch ein Entsorgungspool möglich. Dabei übernimmt ein Entsorgungsunternehmen alle entsorgungspflichtigen Leuchten und verwertet diese gemäß den gesetzlichen Bestimmungen.


  • Der Hersteller bzw. Inverkehrbringer (Vertreiber) muss sich beim Elektro-Altgeräte-Register (EAR) registrieren lassen und erhält eine Registriernummer, die im schriftlichen Geschäftsverkehr zu führen ist.


  • Die Produkte müssen entweder mit genauen Angaben über Hersteller, Registriernummer usw. oder durch das Symbol gekennzeichnet sein.


 


Leuchten, die dem Gesetz unterliegen, sind den Sammelstellen zuzuführen. Leuchten, die nicht dem Gesetz unterliegen, sind Hausmüll.


Kennzeichnung: Technische Leuchten und medizinische Versorgungseinrichtungen mit Beleuchtungseinrichtungen, die der Kennzeichnungspflicht unterliegen, werden mit dem Symbol (durchgestrichene Mülltonne) gekennzeichnet und zwar überwiegend auf dem Typenschild.










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