Lichtmanagement: Der Schlüssel zu mehr Qualität, Effizienz und Komfort

Bei der Planung von Beleuchtung und Lichtmanagement sind alle Beteiligten möglichst frühzeitig einzubinden, damit die Komponenten optimal ausgelegt werden, alle gewünschten Funktionen vorhanden sind und das System den größtmöglichen Nutzen bietet. Beteiligte können je nach Projekt etwa Auftraggeber, Architekt, Lichtplaner, Elektroplaner, Elektroinstallateur, Leuchtenhersteller oder auch der Nutzer sein.

Bei einer Sanierung ist vorab zu überlegen, ob

• eine bestehende Leitung zur Lichtsteuerung genutzt werden kann (z. B. als Tastersignal)
• eine zwei-adrige Steuerleitung (DALI) bei der Elektroinstallation nachgerüstet werden kann
• eine drahtlose Steuerung über Funk infrage kommt

Zu diesen Zwecken können Sensoren integriert und Steuerkonzepte verwirklicht werden:

• Über Tageslichtsensoren wird die künstliche Beleuchtung automatisch auf das vorhandene Tageslicht abgestimmt. So lässt sich gegenüber Altanlagen aus den 80er-Jahren bis zu 85 Prozent Energie einsparen – bei viel besserer Lichtqualität.
• Präsenzmelder und Bewegungssensoren aktivieren die Beleuchtung immer dann, wenn ein Raum oder eine Raumzone genutzt werden. Licht kann bei Abwesenheit entweder auf niedriger Dimmstufe in Betrieb bleiben oder abgeschaltet werden. Bei Anwesenheit wird es wieder auf 100 Prozent gesteuert – ein wirksames Mittel gegen unnötigen Stromverbrauch.
• Mit einem Klick können gespeicherte Lichtszenen die Beleuchtung rasch an wechselnde Anforderungen anpassen und nachjustieren – eine praktische Lösung zum Beispiel im Büro, Schulbetrieb oder in der Gastronomie.
• Mit Steuerung wird Licht dynamisch: Helligkeit und Lichtfarben lassen sich automatisch oder manuell variieren. Beispielsweise können damit in der Shop-Beleuchtung interessante Effekte realisiert werden. Diese Dynamik erlaubt darüber hinaus auch eine Beleuchtung nach dem Human-Centric-Lighting-Konzept (HCL).

Hinweise zur Planung von Beleuchtung nach dem HCL-Konzept gibt das Heft licht.wissen 21 Leitfaden Human Centric Lighting (HCL).

Lichtmanagementsysteme gibt es als Stand-Alone-Lösung für einen Raum und als Teil einer Gebäudesteuerung. Dabei stellt ein Gateway die Verbindung zwischen der Beleuchtung und Gebäudesteuerung her. Stand-Alone-Systeme werden häufig mit einem mobilen Endgerät und einer App in Betrieb genommen, angepasst und geändert. Die Systeme sind in der Regel einfach zu konfigurieren und können auch von eingewiesenem Personal angepasst werden.

Vorab sollte geprüft werden, ob das System in ein lokales IT-Netzwerk eingebunden werden soll. Die Integration in ein lokales Netzwerk oder in ein Gebäudemanagement ermöglicht weitere Funktionen, zum Beispiel das Übertragen von Betriebsdaten in eine Cloud oder Fernwartung. Vorteile sind:

• Einfache Anpassung der Beleuchtungsanlage über Distanz
• Monitoring von Betriebsdaten für die Geräteüberwachung und Energiemanagementsysteme
• Bessere Planbarkeit der Wartungsarbeiten
• Vermeidung von Anfahrts- und Arbeitszeiten durch Diagnose- und Wartungsmöglichkeiten aus der Ferne
• Turnusmäßige Prüfungen (z. B. Notbeleuchtung)

Wireless – drahtlos komfortabel

Drahtlose Steuerungen von Lichtsystemen über Funk sind heute in vielen Anwendungen hinsichtlich ihrer Funktionalität und Bedienung gleichwertig zu drahtgebundenen Systemen. Gerade bei Renovierungen ist das ein großer Vorteil, weil die aufwendige Verlegung zusätzlicher Leitungen entfällt.

Meist basieren Wireless-Systeme auf einer Bluetooth- oder Zigbee-Verbindung zwischen den Teilnehmern innerhalb der Beleuchtungsanlage. Dies können Lampen, Leuchten, Sensoren, Taster oder Gateways zu übergeordneten Systemen sein. Sensoren lassen sich auch in Leuchten integrieren.

Ziele entscheiden über Strategie

Mit welchen Strategien erreicht ein Lichtmanagementsystem sinnvolle Ziele? Dafür ist es wichtig, zunächst diese Ziele zu definieren und ihre Akzeptanz bei Nutzern zu prüfen. Die Internationale Beleuchtungskommission CIE ordnet im Technischen Report CIE 222:2017 Decision Scheme for Lighting Controls in Non-Residential Buildings 14 Steuerungsmöglichkeiten zwei maßgeblichen Zielen zu:

Ziel 1: Energie effizient nutzen

1) Individuell ein- und ausschalten: Diese einfachste Form setzt einen Schalter voraus, der sich in der Nähe zur Person befindet. Viele Menschen schätzen diese Möglichkeit zwar, nutzen sie allerdings häufig nicht.

2) Tageslichtsteuerung – automatische Schaltfunktion: Für automatisches Ein- und Ausschalten liefert ein Stellsignal die Menge des über einen Sensor gemessenen Tageslichts.

3) Tageslichtsteuerung – halbautomatische Schaltfunktion: Für automatisches Aus- und manuelles beziehungsweise individuelles Einschalten sind ein Tageslichtsensor und ein Schalter erforderlich.

4) Tageslichtsteuerung – Dimmen: Das Lichtmanagementsystem dimmt automatisch auf Konstantwert, dafür liefert ein Steuersignal den Messwert des über einen Sensor gemessenen Tageslichts.

5) Anwesenheitssteuerung – automatische Schaltfunktion: Für automatisches Ein- und Ausschalten liefert ein Sensor, der die Anwesenheit von Personen erfasst, das Stellsignal.

6) Anwesenheitssteuerung – Schaltfunktion: Automatisches Aus- und individuelles Einschalten setzt einen Anwesenheitssensor und Schalter voraus.

7) Konstantlicht (ohne Tageslicht): Ein konstanter Lichtstrom über die Betriebszeit bedeutet, dass die Energieaufnahme erst mit der Alterung der Anlage leicht ansteigt. Neben der sensorischen Erfassung der Helligkeit kann dies auch durch eine intern programmierte Funktion des Betriebsgerätes umgesetzt werden.

8) Zeitsteuerung: Zu vorgegebenen Zeiten werden zuvor definierte Szenen abgerufen beziehungsweise wird die Anlage aus- oder eingeschaltet.

9) Lastbegrenzung: Die Anschlussleistung wird durch das Abschalten einzelner Leuchten oder durch Dimmen der Anlage reduziert.

Ziel 2: Verbesserung der Lichtqualität

10) Tätigkeitsbezogene Steuerung: Die Lichtszene wird individuell der Tätigkeit entsprechend eingestellt. Dies kann das Schalten und Dimmen von einzelnen Jalousien, Leuchten und Leuchtengruppen im Umfeld miteinschließen.

11) Individuelle Tageslichtkontrolle: Das individuelle Bedienen von Jalousien vermeidet Störungen wie Blendung und Wärme.

12) Automatische Tageslichtkontrolle: Eine automatische Steuerung von Jalousien reduziert den Wärmeeintrag sowie Blendung bei Sonneneinstrahlung und zu hoher Außenhelligkeit. Dafür ist ein Tageslichtsensor nötig.

13) Dynamische Beleuchtung umfasst Lichtveränderungen, die durch Anpassung an das Tageslicht, an das Nutzerverhalten oder durch vorgegebene Steuerkurven erreicht werden können.

14) Raumrelevante Szeneneinstellung ist die Auswahl voreingestellter statischer oder dynamischer Lichtszenen.

Entscheidungsschema

Wie lassen sich die Vorteile einer gesteuerten Beleuchtung – anhand der Kriterien Energieeffizienz, Lichtqualität und Nutzerakzeptanz – bewerten? Folgende Tabelle zeigt den Auszug eines Entscheidungsschemas aus dem Technischen Report „CIE 222:2017 Decision Scheme for Lighting Controls in Non-Residential Buildings”. Es bewertet die Kriterien von „sehr hoch” bis „gering”. Auftraggeber sollten vorab abwägen, welche Kriterien für ihr Projekt wie wichtig sind. Dann können sie im nächsten Schritt anhand der Tabelle die geeignete Steuerung finden. Zum Beispiel sind die Betriebsstunden und der Energieverbrauch eines Produkts für das Kriterium Energieeffizienz besonders wichtig. Oder das Kriterium Nutzerakzeptanz spielt eine große Rolle, weil Räume unterschiedlich genutzt werden. Die Tabelle zeigt die Auswirkung der einzelnen Strategien auf Energieeffizienz sowie Lichtqualität und bewertet die Nutzerakzeptanz.