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Licht und Ökonomie


Kosten der Beleuchtung


Die Zuordnung der quantitativen Anforderungen an die Beleuchtung zu bestimmten Tätigkeiten (siehe EN 12464-1) berücksichtigt auch wirtschaftliche Gesichtspunkte. So waren entgegen dem physiologisch Notwendigen, z.B. für Arbeiten an Drehbänken, Pressen und Stanzen im Jahr 1935 nur 75 lx genormt, die mit Glühlampen erzeugt werden mussten. 1972 konnte man wegen der mehr als fünffachen Lichtausbeute der Leuchtstofflampen den Wert auf 200 lx anheben und in EN 12464-1 aus dem Jahr 2003 werden für diese Sehaufgaben 500 lx empfohlen, die mit hochmodernen Lichtsystemen erzeugt werden können.


Ein höheres Beleuchtungsniveau bewirkt zwar höhere Gesamtkosten, die jedoch durch steigende Produktivität sowie geringere Unfallhäufigkeit, insbesondere von Bagatellunfällen, mehr als aufgewogen werden können.


Die Gesamtkosten einer Beleuchtungsanlage können gesenkt werden, wenn Lampen höherer Lichtausbeute und Leuchten mit hohen Wirkungsgraden und geeigneter Lichtverteilung verwendet werden.


Die jährlichen Gesamtkosten einer Beleuchtungsanlage setzen sich aus den Kapitalkosten für Anschaffung und Montage (Abschreibung und Verzinsung) und den Betriebskosten (Energie, Lampen und Wartung) zusammen. Leichte und schnelle Montage, gute Zugänglichkeit und leichte Instandhaltung einer Beleuchtungsanlage sind deshalb schon bei der Wahl der Leuchten und bei der Planung der Beleuchtungsanlage zu berücksichtigen.


Die jährlichen Gesamtkosten K einer Beleuchtungsanlage setzen sich aus folgenden Kostenanteilen zusammen:



  • Anlagekosten


  • Energiekosten


  • Lampenkosten und


  • Instandhaltungskosten.


 


Sie werden mit folgender Formel berechnet.

Darin bedeuten: K1 Kosten einer Leuchte p1 Kapitaldienst für K1 (Verzinsung und Abschreibung) in % K2 Kosten für Installationsmaterial und Montage je Leuchte p2 Kapitaldienst für K2 (Verzinsung und Abschreibung) in % R Reinigungskosten je Leuchte und Jahr n1 Anzahl aller Lampen n2 Anzahl der Lampen je Leuchte K3 Preis einer Lampe K4 Kosten für das Auswechseln einer Lampe P Leistungsaufnahme einer Lampe einschließlich Vorschaltgerät in kW a Kosten der elektrischen Energie je kWh, einschließlich der anteiligen Bereitstellungskosten (Grundpreis)

tL Nutzlebensdauer der Lampe in h tB jährliche Nutzungsdauer in h


Mit der Kostenformel lassen sich Kosten- und Energievergleiche vornehmen. Die Formel kann mit entsprechender Software ausgewertet werden.


Wirtschaftlichkeit


Wirtschaftliche Betrachtungen spielen bei der Projektierung neuer bzw. der Sanierung bestehender Beleuchtungsanlagen eine entscheidende Rolle. Zwar ist gesamtwirtschaftlich betrachtet nur eine geringe Energieeinsparung durch Verringerung des Energieverbrauches bei der Beleuchtung möglich. In Bürogebäuden und Arbeitsstätten mit langen Betriebszeiten der künstlichen Beleuchtung, insbesondere bei Schichtbetrieb, liegt der Strombedarf für die Beleuchtung jedoch weit höher, so dass sich energiesparende Beleuchtungsanlagen schnell amortisieren. Mit

modernen Beleuchtungsanlagen lassen sich die Energiekosten erheblich senken.


Oft können mit den durch Energiekostenvergleich ermittelten Einsparungen an Energiekosten die jährlichen Kapitalkosten der Neuanlage abgedeckt werden. Wird eine über dem Marktzins liegende Verzinsung des eingesetzten Investitionskapitals (Rentabilität) erreicht, ist die Sanierung eine Investition mit betriebswirtschaftlich nachweisbarem Gewinn. Konkrete Angaben

bezüglich der Rentabilität des eingesetzten Kapitals für die Sanierung, zu dem nicht nur die Kosten für die neuen Leuchten und Lampen und deren Montage, sondern ggf. auch die Kosten für die Demontage der alten Leuchten und deren materialgerechte Entsorgung gehören, sind nur unter Berücksichtigung objektspezifischer Vorgaben zu ermitteln und können daher nicht verallgemeinert werden.


Im Allgemeinen werden zur Finanzierung der Erneuerungs-/ Sanierungskosten Rücklagen aus der AfA (Abschreibung für Abnutzung) herangezogen.


Bei der Bewertung der Rentabilität und Amortisation des eingesetzten Kapitals für die Neuanlage muss außerdem berücksichtigt werden, dass ggf. die Altanlage die vom Arbeitsschutz geforderten lichttechnischen Anforderungen an die Beleuchtung nicht erfüllt und die Neuanlage hinsichtlich dieser Merkmale eine wesentliche Verbesserung der Seh- und Arbeitsbedingungen darstellt.


Sanierungsbeispiele


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.


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 das Ergebnis computergestützter lichttechnischer Planungen nach EN 12464-1. Ihnen liegt ein aus Arbeitspreis und Leistungspreis angenommener Strompreis von 0,15 €/kWh und eine jährliche Betriebsdauer von 1200 bzw. 2500 Stunden zugrunde. Bei den Leuchten der Altanlagen wurde davon ausgegangen, dass diese im Zuge des Lampenaustausches bereits mit den modernen Dreibandenlampen T8 bestückt sind.


Obwohl die Leuchtenwirkungsgrade der alten Leuchten – wie man aus der Praxis weiß – aufgrund Alterung, Beschädigung und Verschmutzung erheblich reduziert sind, wurde aus Mangel an realistischen Angaben über den wahren Ist-Zustand der Altanlage mit den Werten neuer Leuchten gerechnet. Die in einigen Altanlagen geringfügig geringer angesetzten Wartungsfaktoren

werden durch Verschmutzung des Raumes (schlechtere Reflexionsgrade von Decke, Wänden und Boden) begründet. Daraus erkennt man, dass bei theoretischen Vergleichen von Altanlagen und Neuanlagen meist ein unrealistisches Ergebnis entsteht. Wirklichkeitsnahe Vergleiche müssen von lichttechnischen Messungen in der Altanlage ausgehen. Diese würden dann auch den Sanierungserfolg deutlicher erkennbar machen.


Moderne stabförmige Dreibandenlampen – z.B. der T5-Generation – in Verbindung mit Elektronischen Vorschaltgeräten EVG haben nicht nur eine wesentlich höhere Lichtausbeute, sondern auch eine geringe Lichtstromabnahme (weniger als 10% bei Erreichen der wirtschaftlichen Nutzlebensdauer).


Grundsätzlich wurde eine raumbezogene Allgemeinbeleuchtung ausgewählt. Daher beziehen sich die Beleuchtungsstärken auf den Arbeitsbereich, der gleich der Raumgrundfläche abzüglich eines schmalen Randstreifens an den Wänden ist.


Der den Berechnungen zugrunde liegende Wartungsfaktor geht von einem Wartungsintervall von 3 Jahren aus und ist in den Tabellen angegeben. Die Grafiken mit dem Raumgrundriss, dem Arbeitsbereich und der Leuchtenanordnung sind dem entsprechenden Computerausdruck entnommen. Die Isoluxkurven (Kurven gleicher Wartungswerte der Beleuchtungsstärke) gelten

für die Neuanlage 2.


Die Anlagen weisen teils unterschiedliche Beleuchtungsstärken auf. Daher ist der Vergleich aufgrund der spezifischen Anschlussleistung in W/m2 – jeweils bezogen auf 500 lx, 300 lx oder 100 lx – der besagt, wie viel Energie man aufwenden muss, um 1 m2 des Raumes bzw. des Arbeitsbereiches mit 500 lx (bzw. 300 lx oder 100 lx) zu beleuchten, besonders aussagekräftig und als Indexzahl auch auf andere Raumgrößen besser übertragbar. Dieser Wertevergleich ist daher zusätzlich in Form von Diagrammen dargestellt. Er zeigt den tatsächlich erreichten energiesparenden Effekt der Sanierungsmaßnahme.


Sanierungsbeispiele


Planungsziel ist die Erneuerung der Beleuchtung eines sehr sauberen Büros mit zwei abgewinkelten Schreibtischkombinationen. Bisher waren 6 Stück zweilampige Deckenanbauleuchten mit opaler Wanne installiert. Energieeinsparung und Verbesserung der Sehbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Begrenzung der Direktblendung und der Vermeidung störender Reflexe auf den Bildschirmen nach der Bildschirmarbeitsverordnung waren die Sanierungsgründe. Die Sanierung kann erfolgen mit – einlampigen Decken-Anbauleuchten mit hochglänzenden

Spiegelrastern und stabförmigen Dreibanden- Leuchtstofflampen 1 x 58 W/T8 und mit VVG – oder mit direkt-indirekt strahlenden, abgependelten Hängeleuchten 2 x 28 W/T5 mit reflexionsverstärkten Spiegelrastern und EVG.


Die neue Anlage mit den abgependelten Leuchten weist eine wesentliche Verbesserung der Beleuchtungsqualität gegenüber der Altanlage auf. Der elektrische Anschlusswert und die Energiekosten dieser mit T5-Lampen ausgestatteten Anlage liegen im Vergleich zu den anderen Anlagen am niedrigsten. Die Energiekosten werden um 55% verringert.





Die Fertigungshalle mit einer Grundfläche von 550 m2 war mit 70 Lichtbandleuchten, 2 x 58 W, KVG, 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 zu viel Licht an die Hallendecke strahlten. Der Energieverbrauch sollte verringert werden. Es standen weiße Reflektor-Lichtbandleuchten mit Dreibanden-Leuchtstofflampen 2 x 58 W/T8 mit VVG und alternativ tiefstrahlende Spiegelreflektor-Lichtbandleuchten 2 x 49 W/T5 mit EVG zur Auswahl. 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.


Der Energieverbrauch kann um 33% bzw. um 61% verringert werden. Bei einer Betriebsdauer von 2500 Stunden pro Jahr bei Einschichtbetrieb zuzüglich Wartungszeiten werden jährlich über € 2280,00 an Energiekosten eingespart.





Flure in Verwaltungsgebäuden und vielen Industriebzw. Handwerksbetrieben werden oft trotz der Fenster und des Tageslichtes ganztägig beleuchtet, ob notwendig oder nicht. Hier liegt ein besonders nutzbares Sanierungspotential vor.


Bei diesem Beispiel wird ein Teilstück von 22 m eines langen Flures untersucht. Vorgeschlagen wurde, die alten opalen Paneel-Einbauleuchten für eine Leuchtstofflampe

36 W durch weiße Rasterleuchten, ebenfalls für eine Leuchtstofflampe 36 W/T8, oder durch Einbauleuchten mit mattem Spiegelraster und 28 W/T5-Leuchtstofflampen

einschließlich der entsprechenden Systemdecken zu ersetzen. Die Beleuchtungsstärken entsprechen in allen Fällen den Anforderungen nach EN 12464-1. Die Energiekosten unterscheiden sich

jedoch beachtlich: Die Neuanlage 2 mit T5-Lampen spart 71% an Energie ein. Bei 2500 Stunden Betriebszeit im Jahr werden für diesen verhältnismäßig kurzen Flur von 22 m Länge jährlich bereits mehr als € 170,0 an Energiekosten eingespart. In Verwaltungsgebäuden beträgt die gesamte Flurlänge im Allgemeinen ein Vielfaches davon, demzufolge auch ein Vielfaches der

Energiekosteneinsparung.














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