So verbessern Sie Ihre Energieeffizienz durch energieeffiziente Beleuchtung am Arbeitsplatz – Teil 11 der Serie Energieeffizienz einfach erklärt

Beleuchtung – also die Lichterzeugung mit Hilfe von künstlichen Lichtquellen – ist eine weitere, aus energetischer Sicht (insbesondere im Gewerbe, Handel und bei Dienstleistungen) wichtige Querschnittstechnologie: Sie macht hier mehr als ein Drittel des Stromverbrauchs aus. Aber auch in der Industrie, wo der Anteil der Beleuchtung am gesamten Stromverbrauch je nach Branche auch deutlich höher als die durchschnittlichen gut vier Prozent sein kann, besteht hier oftmals ein erhebliches wirtschaftliches Effizienzpotenzial. Zu berücksichtigen ist dabei aber auch, dass eine gute Beleuchtung einen wichtigen Faktor für gesunde und sichere Arbeitsplätze sowie für die Produktivität darstellt. In folgendem Beitrag wollen wir darauf eingehen, wie sich Ihre Energieeffizienz verbessern lässt anhand von energieeffizienter Beleuchtung am Arbeitsplatz!

Weitere Beiträge aus unserer Serie Energieeffizienz einfach erklärt:

Teil 1: Dies ist die Bedeutung der Energieeffizienz
Teil 2: Von der Energieeffizienz zur Energiequalität
Teil 3: Was ist Entropie und wie steht diese im Zusammenhang mit Energie?
Teil 4: Was ist Energie und welche Bedeutung hat sie?
Teil 5: Energieverbrauch in Deutschland – relevante Einsparpotenziale in Wirtschaft und Industrie
Teil 6: Die Prozesswärme in der Industrie als größter Energieverbraucher
Teil 7: Abwärmenutzung in der Industrie – Ermitteln Sie Ihre Potenziale mit der Pinch Analyse
Teil 8: Raumwärme und Warmwasser als Energieträger – So verbessern Sie Ihre Energieeffizienz
Teil 9: So verbessern Sie Ihre Energieeffizienz bei der Nutzung von Prozesskälte und Klimakälte
Teil 10: Energieeffiziente Elektromotoren und Pumpen als Querschnittstechnologien
Teil 11: So verbessern Sie Ihre Energieeffizienz durch energieeffiziente Beleuchtung am Arbeitsplatz
Teil 12: Energieeffizienz in der Informations- und Kommunikationstechnik
Teil 13: Energieeffizienz im Verkehr

Energieträger bei der energieeffizienten Beleuchtung am Arbeitsplatz

Für die Beleuchtung mit Hilfe künstlicher Lichtquellen wird fast ausschließlich Strom eingesetzt, so dass andere Energieträger hier nicht betrachtet werden müssen. Im folgenden Diagramm sehen Sie, den Anteil der Beleuchtung am Stromverbrauch.

Energieanwendung

Künstliche Beleuchtung ergänzt die Tageslichtnutzung, die – je nach Art und Lage der Arbeitsstätte – in unterschiedlichem Ausmaß möglich ist (und deren Optimierung immer auch zu einem energieeffizienten Gesamtkonzept gehört): Eine ausreichende Beleuchtung gehört zu den in der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) geforderten sicheren und gesundheitsgerechten Einrichtungen und dem Betrieb von Arbeitsstätten. Im Anhang der ArbStättV ist unter Punkt 3.4 für Arbeitsräume (mit Ausnahmen) „ausreichend Tageslicht“ und für alle Arbeitsstätten „eine angemessene künstliche Beleuchtung“ gefordert. Hierbei sind nach § 3a ArbStättV der Stand der Technik und insbesondere die Regeln für Arbeitsstätten zu beachten, bei deren Einhaltung davon ausgegangen werden kann, dass die entsprechenden Anforderungen der ArbStättV eingehalten werden. Für die Beleuchtung ist dies die ASR A3.4 „Beleuchtung“. In dieser wird darauf hingewiesen, dass auch aus Sicht des Arbeitsschutzes eine Beleuchtung mit Tageslicht eine künstlichen Beleuchtung vorzuziehen ist, da die Güte des Tageslichts (Dynamik, Farbe, Menge und Richtung des Lichts) von künstlicher Beleuchtung nicht zu erreichen ist. Da aber aus Sicherheitsgründen und zur Ausführung der Arbeit ein Mindestmaß an Beleuchtung erforderlich ist, ist in der Regel eine zusätzliche künstliche Beleuchtung erforderlich; Mindestmaße für die Beleuchtungsstärke und die Qualität der Farbwiedergabe sind in Anhang 1 (für Tätigkeiten im Freien in Anhang 2) ASR A3.4 angegeben. So beträgt etwa die geforderte Beleuchtungsstärke für:

• Verkehrsflächen und Flure ohne Fahrzeugverkehr: 50 Lux
• Versand- und Verpackungsbereiche: 300 Lux
• Steuerwarten, Schaltwarten: 500 Lux
• Büros: Schreiben, Lesen: 500 Lux
• Chemische Industrie: Verfahrenstechnische Anlagen: 300 Lux
• Druckereien: Farbkontrolle bei Mehrfarbendruck: 1500 Lux

Festgelegt ist auch die mittlere Beleuchtungsstärke im Umgebungsbereich eines Arbeitsplatzes: Muss beispielsweise der Arbeitsplatz mit 300 Lux beleuchtet sein, muss die Umgebung mit mindestens 200 Lux beleuchtet werden. Anfoderungen über 500 Lux gelten nur für die Teilflächen, die für die genannte Sehaufgabe relevant sind.

Messgrößen bei der Beleuchtung am Arbeitsplatz

Die in Lux (lx) gemessene Beleuchtungsstärke ist ein Maß für das auf eine Fläche auftreffende Licht. Sie kann orientierend mit einem Messgerät gemessen werden (das nach ASR A3.4 mindestens der Klasse C nach DIN 5035 Teil 6 entsprechen muss). Die Eigenfarbe des abgestrahlten Lichts wird als Lichtfarbe bezeichnet und vom Lampenhersteller in Kelvin (K) angegeben. Achtung – Licht wird umso „wärmer“ empfunden, je niedriger die Farbtemperatur (Licht < 3.300 K wird auch als „warmweiß“ bezeichnet, Licht > 5.300 K als „tageslichtweiß“). Die Farbwiedergabe wird mit einem Wert zwischen 0 und 100, dem Ra-Wert, angegeben, welcher durch den Vergleich mit einer optimalen Lichtquelle ermittelt wird: 100 bedeutet eine bestmögliche Farbwiedergabe, ab einem Ra-Wert von 80 gilt die Farbwiedergabe als gut. Für hohe Anforderungen (etwa Farbkontrolle bei Mehrfarbendruck) ist ein Ra von min. 90 gefordert. Der Ra-Wert wird vom Lampenhersteller angegeben. Weitere oft verwendete Messgrößen sind der Lichtstrom (die in Form von Licht abgestrahlte Energie, gemessen in Lumen[lm]), die Lichtstärke (der in eine bestimmte Richtung abgestrahlte Lichtstrom, gemessen in Candela [cd]) und die Lichtausbeute (Lichtstrom durch Leistungsaufnahmen, gemessen in lm/W). Die Leuchtdichte, gemessen in cd/ m², wird oft herangezogen, wenn Blendung (die nach ArbStättV zu minimieren ist) beurteilt werden muss. Für Leuchten gibt es zudem den Leuchtenbetriebswirkungsgrad, der den Lichtstrom der Leuchte mit dem der eingesetzten Lampen in Beziehung setzt (zur Definition von Lampe und Leuchtmittel siehe den folgenden Absatz).

Energiewandler

Künstliche Beleuchtung wird durch Leuchten (umgangssprachlich mitunter falsch als Lampe bezeichnet) sichergestellt; der Begriff bezeichnet eine Einheit aus Gehäuse/ Halterung, Reflektor, Elektronik (Vorschaltgerät), Leuchtmittel (oder Lampe), Abdeckung etc. Durch die Form der Leuchte, die Lampenfassung und das Vorschaltgerät ist oftmals vorgegeben, welche Leuchtmittel eingesetzt werden können. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Energieeffizienz bringen aufeinander abgestimmte Komplettleuchten, der reine Austausch von Leuchtmitteln (z.B. Austausch von Leuchtstofflampen gegen LEDs) bringt in der Regel nicht so gute Ergebnisse. Eine für die Energieeffizienz wichtige Aufgabe der Leuchte ist es, den Lichtstrom dorthin zu lenken, wo die Sehaufgabe ausgeführt werden muss. Dem dient die richtige Anbringung (Ort), aber auch Reflektoren in der Leuchte. Bei den Leuchtmitteln (Lampen) werden drei Arten der Energiewandlung unterschieden:

Temperaturstrahler:
Strom fließt durch einen dünnen elekrischen Leiter, der sich dadurch so stark erhitzt, dass er glüht (z.B. Hologenstrahler);

Entladungslampen:
Das Licht wird durch Gasentladung mit Aussendung von Licht erzeugt (z.B. Leuchtstofflampen, Energiesparlampen);

Leuchtdioden:
Das Licht wird beim Stromdurchfluss durch ein Halbleitermaterial abgestrahlt (z.B. LEDs).

Dich höchste Energieeffizienz haben Natriumdampf-Hochdrucklampen, die eine Lichtausbeute von bis zu 200 lm/W erreichen. Allerdings haben diese organe-gelben Lampen eine schlechte Farbwiedergabe, so dass sie vor allem für Außenanwendungen genutzt werden (wo das organe-gelbe Licht auch den Vorteil hat, weniger Insekten anzulocken). Moderne Leuchtstofflampen (Energieeffizienz T5) und LEDs erreichen eine Lichtausbeute von über 100 lm/W. Zum Vergleich: eine moderne infrarotbeschichtete Halogenlampe erreicht einen Wert von 25 lm/W, eine Glühlampe von 12 km/W.

Energieeffizienzpotenzial der Beleuchtung am Arbeitsplatz

Der Energiebedarf für die Beleuchtung wird durch die bauliche Gestaltung erheblich beeinflusst. Da nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) der Energiebedarf für die Beleuchtung in die Berechnung einbezogen wird, lohnt es sich, bei Neu- oder Anbauten systematisch über die Tageslichtnutzung nachzudenken. Ansonsten liegen die Kosten für bauliche Maßnahmen in der Regel über den möglichen Einsparungen, so dass neben der Energieeffizienz die Verbesserung der Arbeitsplätze durch die erhöhte Lichtqualität hierzu motivieren muss. Aber schon helle Wände und Decken helfen, den Energiebedarf für die Beleuchtung zu senken. Wo Tageslicht vorhanden ist, kann eine tageslichtabhängige Regelung helfen, künstliche Beleuchtung bedarfsgerecht einzusetzen. So können etwa die Leuchten an der Fensterfront mit Lichtsensoren ausgestattet werden, mit denen die Beleuchtungsstärke an den Lichteinfall angepasst wird. In Produktionshallen und anderen tiefen Räumen sollte eine Zonierung mit mehreren Schaltkreisen aufgebaut werden, die getrennt voneinander geregelt werden können. Für die Optimierung der Leuchten muss zunächst der Beleuchtungsbedarf erfasst werden:

• Technische Daten der aktuellen Beleuchtung (Anzahl der Leuchten, Leuchtmittel,Systemleistung,Betriebsstunden, Lampenausfallrate, Wartungsbedarf; diese Daten dienen dazu, die gegenwärtigen Betriebskosten zu erfassen)
• Aktuelle Beleuchtungsstärke (Messung)
• Bedarfsanalyse: Welche Arbeitsplätze/ Anlagen/ Tätigkeiten müssen beleuchtet werden und was sind die Anforderungen (Beleuchtungsstärke, Farbwiedergabe etc.), z.B. nach ASR A3.4?

Hierauf folgt die Bewertung der Energieeffizienz: Am einfachsten ist der Vergleich der Beleuchtungsanschlussleistung pro Quadratmeter Raumfläche (W/m²); der Wert ist allerdings nur eingeschränkt aussagekräftig – vor allem, wenn die bestehende Anlage keine normgerechte Beleuchtung liefert. Wenn die Beleuchtungsstärke wie oben vorgeschlagen gemessen wurde, kann als besserer Vergleichswert die Größe W/Lux/m² verwendet werden. Am aufwendigsten ist die Ermittlung des Energieverbrauchs eines unter den gegebenen baulichen Bedingungen idealen Systems nach DIN V 18599 Teil 4, der als Benchmark für die Bewertung dienen kann. Andernfalls kann das Effizienzpotenzial durch einen Vergleich mit den besten am Markt verfügbaren Produkten ermittelt werden. Referenzwerte für Leuchtstoff- und Hochdruckentladungslampen sowie Produkte zur Bürobeleuchtung finden sich auch in Anhang V und VI der VO (EU) Nr. 245/2009 zur Ökodesign-Richtlinie, mit der viele ineffiziente Lampen und Leuchtentypen mittlerweile vom Markt entfernt wurden. Eine Hilfe kann auch das EU-Energielabel sein, das seit 2013 für alle neuen Lampen und Leuchten Pflicht ist. Dieses enthält auch den Stromverbrauch für 1.000 Betriebsstunden (also in etwa dem Jahresverbrauch bei 3 Std. Betriebszeit/ Tag), so dass Produkte auch innerhalb einer Energieeffizienzklasse verglichen werden können.

Die Optimierung von Beleuchtung am Arbeitsplatz trägt zur Verbesserung der Energieeffizienz bei

Bei der Lichtplanung sollte immer in möglichst großen Zusammenhängen geplant werden, auch wenn die Ergebnisse Schritt für Schritt umgesetzt werden. So unterscheiden sich die Leuchtmittel in ihrer Regelbarkeit; durch ein systematisches Lichtmanagement – z.B. tageslichtabhängige Regelung des Beleuchtungsniveaus (siehe oben) – ergeben sich aber weitere Einsparmöglichkeiten, so dass diese bei der Auswahl der Leuchtmittel berücksichtigt werden sollten. Weiter ist es wichtig, bei der Berechnung möglicher Einsparungen alle Beleuchtungskosten zu berücksichtigen: Diese umfassen Anlagekosten, Stromkosten, Wartungskosten (Lampenersatzkosten und Lohnkosten) sowie ggf. Entsorgungskosten. Um die Wartungskosten zu erfassen, sollten die Wartungsintervalle für die Lampen (Lampen altern und geben im Laufe der Zeit weniger Licht ab) und die Leuchten (die Optik verschmutzt) und ggf. der Raum (Renovierung) berücksichtigt werden. Näheres siehe DIN EN 12464 „Licht und Beleuchtung, Teil 1: Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen“. Neben der technischen Optimierung sollten aber auch einfache Maßnahmen, mit denen die vorhandene Beleuchtungsanlage energieeffizient genutzt wird, nicht übersehen werden:

• Mitarbeiter darauf hinweisen, dass nicht benötigte Leuchten ausgeschaltet werden sollten;
• Regelmäßige Reinigung von Lampen und Reflektoren; ggf. Nachrüstung von Reflektoren.

Und nun, viel Erfolg bei der Verbesserung Ihrer Energieeffizienz!
Ihr Jürgen Paeger 

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