News
06. Februar 2014

Die dunkle Seite der Effizienz

Lesezeit: ca. 18 Minuten

Kapitel 1

Der Betrachtungsgegenstand

Die Energieeffizienz, um die sich heute Vieles dreht, bildet ohne jeden Zweifel eines der Kernthemen der Menschheit. Und das auch bei Menschen, die das Wort nicht kennen, oder erst recht bei denen. Eine Überlebensfrage für alle – ohne Zweifel.

Was heißt aber Energieeffizienz? Diese für viele Ohren dumm klingende Frage dürfte die eigentliche Kernfrage sein. Denn wenn es um Sparen geht, was viele Leute, und sogar der Gesetzgeber, mit Effizienz verwechseln, braucht man nicht von Effizienz reden. Wenn gespart werden muss, wird entweder gespart, oder einem drastisch vor Augen geführt, dass man hätte sparen müssen.

Effizienz bedeutet, dass man ein gesetztes Ziel mit möglichst geringem Verbrauch an Ressourcen erreicht. So gesehen stellt die auf ihr beruhende Denkweise für einen Ingenieur nichts Neues dar. Es ist seine vornehmliche Aufgabe, ein gegebenes Ziel mit möglichst wenig Material, Herstellungsaufwand, Platzbedarf etc. zu erreichen. Und in der Lichttechnik war Energieeffizienz nie ein neues Thema. Die Ursprünge des Begriffs lassen sich in der Antike vermuten, als man aus wenig Öl viel Licht herzustellen suchte, und bis heute verfolgen, z.B. in dem Begriff Lichtausbeute. Das älteste dem Autor bekannte Buch, in dem die Effizienz bereits im Vorwort angeführt und weiter behandelt wird, stammt aus 1917 (Luckiesh: The Lighting Art – Its Practice and Possibilities). Weder dem Ingenieur im Allgemeinen, noch dem Lichtingenieur im Speziellen kann man mit dem Begriff Effizienz neue Sichtweisen erschließen helfen. Im Westen nichts Neues. Oder vielleicht doch …?

Der Unterschied zwischen Sparen und Effizienz wird deutlich, wenn man einen Urlaubsflug als Beispiel heranzieht. Effizient im Sinne der Energie ist diejenige Airline, die für den Flug zum gewünschten Ort am wenigsten Treibstoff verbraucht. Energiesparend muss aber keine der Airlines arbeiten, die einen solchen Flug anbieten. Sie muss auch nicht fragen, ob es Sinn macht, in den Urlaub zu fliegen. Da könnte es eventuell sparsamer sein, wenn man sich zu siebt in einen Fiat Panda zwängt, vorausgesetzt, man kommt damit zum Urlaubsort. Wenn wir aber eines Tages wirklich sparen müssen, kann es sein, dass man seinen Urlaub im eigenen Garten oder im benachbarten Stadtpark verbringt. Das spart!

Der Gesetzgeber hat bislang nicht den Sparzwang ausgesprochen, sondern den Bürgern auferlegt, ihre Ziele mit möglichst wenig Erzeugung von CO2 anzugehen. So isoliert man Wohnhäuser gegen Wärmeverlust, was sicherlich sinnvoll ist. Es ist aber erlaubt, dass ein Single eine 5-Zimmer Wohnung bewohnt und sämtliche Räume beheizt, obwohl er sich nur in einem davon aufhalten kann, dazu noch einen Swimmingpool, in dem selten ein Mensch zu sehen ist. Wenn er nur ein Zimmer beheizt und dazu ständig einen Pulli trägt, könnte er die Heizung weit drosseln und so viel Energie sparen. Dies wäre aber keine Effizienz, sondern eben sparen, eine andere Baustelle.

Beim Beheizen wird man unterschiedlich »bestraft«, je nach dem, was man dafür aufwendet. Der Wertmaßstab ist der Primärenergieverbrauch gemäß EnEV (Energieeinsparverordnung). Dabei wird 1 kWh mit dem Faktor 0,2 bewertet, wenn man mit Holzpellets heizt. Der Faktor beträgt 2,6, will man die edelste Form der konsumierbaren Energie einsetzen, den elektrischen Strom. Dieser Faktor betrug früher sogar 3, bevor die vielen Windmühlen in Deutschland ihren Betrieb aufnahmen.

Denkbar ist, dass man den Faktor sehr viel niedriger machen kann, indem die Anzahl der Windmühlen entsprechend erhöht wird, was viele als »Verspargelung der Landschaft« ablehnen. Spätestens dann wird einem klar werden, dass die Effizienzbetrachtung ganz schöne Schattenseiten aufweist. Manche dieser Schatten aber wird man dennoch nicht sehen. Nur im Labor kann man sie aufzeigen. Nachfolgend einige Beispiele:

Beispiel 1: Verringerung der Wärmeverluste durch »bessere« Verglasung

Wer die alten Häuser noch erlebt hat, bei denen die Kälte draußen sich fast sofort mit Eiskristallen an den Fenstern bemerkbar machte, weiß die Doppelverglasung zu schätzen, die in Deutschland und in Ländern mit ähnlichem Klima üblich ist. Der Schritt davon zu einer Dreifachverglasung musste den Leuten nicht einmal erklärt werden. Viele Altbauten werden heute zum energetischen Sanieren mit einer »Klimahülle« aus Glas versehen. Man kann dazu auch spezielle Gläser nehmen, die die Wärmeverluste weiter herabsenken.

Soweit, so gut. Man bekommt aber einen mächtigen Schreck, wenn man sich anschaut, was von dem Tageslicht überhaupt noch in das Gebäude hinein kommt. Auch die ursprünglichste Ausführung des Fensterglases, die einfache dünne Glasscheibe, hat einen großen Teil der UV-Strahlung nicht durchgelassen. Vom sichtbaren Teil der Strahlung hat sie etwa 10 % abgeschnitten, allerdings recht gleichmäßig. Die einfache Verglasung war und ist fast farbneutral. Nicht so die neuen Gläser.

Die Doppelverglasung, ausgeführt mit zwei parallel angeordneten Scheiben, wie man sie noch in »naturbelassenen« Altbauten finden kann, reduziert das sichtbare Licht um etwa weitere 10 %. Vom UV-Anteil kann man zwar noch sprechen, aber nicht leben. Auch diese Verglasung ist aber schon lange Geschichte, heute beherrschen Dreifachverglasungen mit raffinierten Filterwirkungen die Szene. Und die haben es in sich, wie Abb. 1 zeigt:

Abb. 1: Spektraler Transmissionsgrad von Fenstergläsern (Bülow-Hübe, 2008, Daylight in glazed office buildings, Lund University, Report EBD-R–08/17)

Man sieht. dass das einscheibige Fensterglas einen Transmissionsgrad von etwa 0,90 aufweist und weitgehend farbneutral ist. Der spektrale Transmissionsgrad ändert sich von 390 nm bis circa 590 nm nicht. D.h., Licht wird zu etwa 90 % durchgelassen und im roten Bereich etwas abgeschwächt. Was das Bild nicht zeigt, ist die UV-Transmission, die bei dünnem einscheibigen Glas noch erheblich sein kann (UV-A). Die modernen Gläser schirmen UV fast vollständig ab.

Bei der Dreifachverglasung ohne weitere Filterwirkung (triple clear) wird der grüne Bereich am stärksten durchgelassen, aber nur noch zu etwa 75 %, im blauen und roten Bereich findet eine starke Abschwächung statt. Auch ohne Behandlung ist ein solches Fensterglas nicht mehr farbneutral. Wollte man das im Verhältnis zu der einscheibigen Ausführung fehlende Tageslicht künstlich erzeugen, müsste man einen erheblichen Energieaufwand betreiben. Und dies vor allem im roten Bereich. Lichtquellen, die dies am besten bewerkstelligen, Glühlampen, sind ja bekanntlich aus der EU verbannt worden, weil sie angeblich nicht energieeffizient sind. Man müsste auch noch Licht im blauen Ende des Spektrums künstlich erzeugen, wo die Lichterzeugung besonders ineffizient ist. Und insgesamt die Differenz zwischen 90 % Tageslicht und circa 70 % Tageslicht ausgleichen.

Man kann ausrechnen, wie viel Licht man über den gesamten Tag erzeugen müsste, um die Abschwächung des Tageslichts, die man bei der Verminderung der Wärmeverluste durch die Fenster in Kauf nehmen muss, auszugleichen. Und das nicht nur im Winter, sondern auch im Sommer, wo die Gebäude keine Wärmeverluste verzeichnen, sondern eher umgekehrt.

Wenn man nicht in kWh rechnet sondern in Primärenergie, wird das Problem etwa um den Faktor 2 größer: Heizen tut man mit Öl oder Gas (Primärenergiefaktor etwa 1) oder gar mit Holz (Primärenergiefaktor 0,2), während man zum Beleuchten elektrischen Strom braucht (Primärenergiefaktor 2,6). Es sei denn, man betreibt ein Blockheizkraftwerk mit Holzpellets. Was allerdings äußerst selten ist …

Diese Betrachtung zeigt, dass eine Energieeffizienzbewertung im Allgemeinen einer ernsthaften Prüfung häufig nicht standhalten wird, sofern man das natürliche Licht, die »Belichtung«, nicht als unwichtig erachtet. Die angemessene Versorgung von Arbeitsstätten mit Tageslicht ist aber seit dem Jahr 2004 Pflicht. Die ArbStättV (Arbeitsstättenverordnung) besagt:

»3.4 Beleuchtung und Sichtverbindung

1. Die Arbeitsstätten müssen möglichst ausreichend Tageslicht erhalten und mit Einrichtungen für eine der Sicherheit und dem Gesundheitsschutz der Beschäftigten angemessenen künstlichen Beleuchtung ausgestattet sein.

2. Die Beleuchtungsanlagen sind so auszuwählen und anzuordnen, dass sich dadurch keine Unfall- oder Gesundheitsgefahren ergeben können.«

Ist das Fernhalten von Teilen der natürlichen Strahlung etwa keine Gesundheitsgefahr? Zumindest gemäß ASR A3.4 »Regeln für Arbeitsstätten – Beleuchtung« muss man dies bejahen. Dort heißt es nämlich: »Für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen mit Tageslicht sind in Fenstern und Dachoberlichtern Verglasungsmaterialien zu verwenden, die zu einer möglichst geringen Veränderung des Farbeindrucks führen.«

Die Verwendung von farbneutralen Fenster gehört also zum Arbeitsschutz. Dem widerspricht aber die heute allenthalben empfohlene Verglasung, die Energieeffizienz bewirken soll. Sparen tut sie schon, aber auf Kosten der Lichtmenge und der Lichtqualität. Nicht gerade effizient bzw. nicht so effizient wie vorgegaukelt.

Im Speziellen sieht die Sache noch dusterer aus, weil die Arbeitsstätten für etwa die Hälfte von deutschen Arbeitnehmern Büros sind. Bürohäuser weisen andere Spezifika im Energieverbrauch auf als übliche Gebäude.

Sie erzeugen wegen der Dichte der Besiedlung mit Mitarbeitern und der installierten Geräte (Bildschirme, Computer) einen Wärmeüberschuss für einen wesentlich größeren Teil des Jahres als übliche Gebäude. Schlicht gesagt: Bürohäuser weisen eine andere Wärmebilanz auf als Wohnhäuser. Dafür verbrauchen diese Häuser bis zu 40 % des elektrischen Stroms für die Beleuchtung, während der Anteil der Beleuchtung in Industriestaaten im Allgemeinen bei 10 % liegt (Daten für 2007, Oliver Prietze, Vortrag Stromeffizienz 2009 / Energieeffiziente Beleuchtungssysteme). Geht man davon aus, dass dieser Verbrauch durch den Bedarf gerechtfertigt ist, wird sich jede Minderung des Tageslichts in einer Erhöhung des Stromverbrauchs niederschlagen.

Während die Wirkung der »verbesserten« Fenster, z.B. der Dreifachverglasung, nur für einen relativ geringen Teil des Jahres gebraucht wird, benötigt man das Licht für die gesamte Betriebsdauer. Die hierfür aufgewendete elektrische Energie soll nach der Vorstellung von Lichttechnikern nach Ausschöpfung von Sparpotenzialen durch effizientere Lampen und Vorschaltgeräte, noch einmal um weitere 30 % bis 70 % hauptsächlich durch Tageslichtnutzung gesenkt werden (Abb. 2).
Damit wird es wohl nichts. Denn, wenn man zum Sparen von Heizenergie das Tageslicht bis zu 50 % permanent reduziert, lässt sich leicht ausrechnen, dass man kaum Energie für die Beleuchtung sparen kann.

Abb. 2: Energieeinsparung durch Lichtmanagementsysteme (Quelle im Bild). Die Wirkung beruht hauptsächlich auf der Tageslichtnutzung.

An dieser Stelle werden keine genauen Berechnungen angestellt, um die Angabe von Daten zu vermeiden, die notwendigerweise aus einer groben Betrachtung herrühren können. Aus unserer Erfahrung können wir aber eine spektral unabhängige Minderung des Lichtniveaus in einem Raum als weniger wichtig im Verhältnis zur spektral abhängigen einstufen. Das letztere bedeutet nämlich eine Farbverfälschung. Genau dies passiert, wenn Tageslicht ein Glas mit Filtereigenschaften passiert. Die entsprechenden Stellen sind in Abb. 3 markiert. Durch die hier erkennbaren Filtereigenschaften scheint zum einen der Transmissionsgrad viel höher als tatsächlich. Zum anderen hat das durchgelassene Licht einen deutlichen Grünstich. Da bei der Berechnung von lichttechnischen Größen wie Beleuchtungsstärke das Spektrum weggerechnet wird, erscheint die Transmission höher als sie effektiv ist.

Abb. 3: Farbverfälschende Filterung des Lichts durch "hochwertige" Gläser. Der Transmissionsgrad für den gelb-grünen Bereich ist doppelt so hoch wie für den blauen, und sogar dreimal so hoch wie für den roten Bereich. (Bülow-Hübe, 2008, Daylight in glazed office buildings, Lund University, Report EBD-R–08/17)

Somit wird festgestellt, dass eine Verbesserung der Energieeffizienz im Sinne der Heizenergie mit einer drastischen Verschlechterung der Tageslichtqualität in Innenräumen einhergehen kann. Dies hat in moderatem Maß mit der Einführung von Fensterscheiben vor langer Zeit angefangen und hat sich mit der Einführung von doppelten Scheiben fortgesetzt. In beiden Fällen blieben die Folgen eher moderat, weil der Nutzeffekt sicherlich im Vordergrund stand. Menschen haben früher einen erheblichen Teil ihrer Zeit im Freien verbringen müssen, wodurch sich das geringere Tageslicht relativieren konnte. Zudem konnte man die Fenster tagsüber öffnen.

Anders heute. Viele Fassaden sind nicht mehr veränderbar. Wenn eine äußere Hülle vor das Haus gezogen ist, kann man zuweilen die Fenster innen nicht öffnen, weil sonst die Wirkung gestört wird. Und die Menschen meiden mehr und mehr einen Aufenthalt im Freien. Es ist daher dringend erforderlich, dass Konzepte für die Energieeffizienz in zwei Richtungen unter die Lupe genommen werden:

1. Wie wirken sich die Maßnahmen zur Verringerung von Energieverlusten auf die Qualität des Lichts im Gebäude aus?

2. Wird überhaupt Energie eingespart, wenn man Licht und Klima gemeinsam betrachtet?

Beispiel 2: Verringerung des Wärmeeintrags durch »bessere« Verglasung

Im Sinne der Energieeffizienz werden Verglasungen nicht nur zur Verringerung des Wärmeverlustes vorgesehen, sondern auch zum Reduzieren des Wärmeeintrags durch das Tageslicht, insbesondere Sonnenlicht. Der Wärmeeintrag ist allerdings nicht dauernd unerwünscht, sondern nur, wenn der Innenraum zu sehr aufgeheizt wird. Deswegen wird bei Verglasungen von einem g-Wert (Gesamtenergiedurchlassgrad) gesprochen, wobei g für Gewinn steht. Wenn der Gewinn zu einem Problem wird, muss dieser möglichst klein gehalten werden. Das tun die sogenannten »Sonnenschutzgläser«, deren Name etwas irreführend ist, weil sie den Wärmeeintrag verringern, aber nicht vor Blendung schützen.

Bei solchen Gläsern möchte man, wie der Name andeutet, den Innenraum gegen die Einstrahlung von Energie schützen. Dazu wird ein globaler Wert, der besagte g-Wert angegeben. Interessant ist, wie dieser zustande kommt, denn Lichteinfall bedeutet ja auch Energieeintrag. Man muss also Gläser einsetzen, die möglichst viel Licht durchlassen und die Strahlung dort begrenzen, wo sie Wärme bewirkt. Wie ein solches Ergebnis zustande kommt, kann man anhand von Abb.4 erklären:

Wie das Bild zeigt, reduzieren Sonnenschutzgläser wie »Brill 50« das sichtbare Licht bereits im Grünen um 50 %, am roten Ende des sichtbaren Spektrums kommt nur noch ein Viertel des Lichts durch, das bei Einscheibenglas transmittiert wird. Aber auch bei 600 nm kommt nur noch ein Viertel der Strahlung durch. In dem Bemühen, zu bestimmten Zeiten die übermäßige Einstrahlung von Energie in den Raum zu vermeiden, wird der Infrarotanteil des Tageslichts zum größten Teil, der sichtbare Teil erheblich beschnitten. Vom UV-Anteil kann man die Reste nur noch mit empfindlichen Messgeräten nachweisen.

Abb. 4: Spektraler Transmissionsgrad von Gläsern im optischen Bereich. Während alle Gläser im Bereich UV mehr oder weniger undurchlässig sind, reduzieren hochwertigere Gläser den Infrarotanteil der Strahlung stark ab, wie beabsichtigt, und schneiden dabei auch viel im roten Bereich ab. (Bülow-Hübe, 2008, Daylight in glazed office buildings, Lund University, Report EBD-R–08/17)

Damit ist demonstriert, dass Tageslicht im Innenraum nur noch ein Schatten seiner selbst ist. Inwiefern dies negative Wirkungen für den Menschen nach sich zieht, ist nicht ganz klar. Man weiß aber, dass zumindest die Büropflanzen unter dem Mangel von IR leiden. Deswegen musste eigens für diese ein VDI-Regelwerk geschaffen werden (VDI-Richtlinie 6011, Blatt 3 »Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung – Anforderungen der Innenraumbegrünung«). Die Richtlinie »stellt die Pflanze in den Mittelpunkt der Optimierung«, so das Kurzreferat des Herausgebers, und stellt insbesondere fest, dass »die Randbereiche dieses Spektralbereiches (Anm.: 380 nm bis 780 nm) von besonderer Bedeutung für die beschriebenen Wirkungen auf die Pflanzen (blauer und roter Wellenlängenbereich)« sind.

Ob Menschen robuster gegen solche radikalen Umweltveränderungen sind, wird sich noch zeigen. Sie können zwar, anders als Pflanzen, nach draußen gehen, allerdings nur, wenn und solange sie dürfen. Viele tun es aber auch dann nicht. Es müsste viele nachdenklich machen, dass man beim Büro die Begrünung in den Mittelpunkt stellt, und den Menschen nicht einmal erwähnt. Jedenfalls nicht in den Werken, die die Energieeffizienz behandeln.

Die Sonnenschutzverglasung hat noch zwei negative Effekte, die aber schon sehr lange bekannt sind. Da man Energie bekanntlich nicht vernichten kann, wird die Strahlung, die nicht in den Raum durchgelassen wird, entweder reflektiert oder im Glas absorbiert. Das reflektierte Licht kann man sehr oft als Umweltverschmutzung besonderer Art erleben, als Blendung. Nicht wesentlich angenehmer wirkt sich die reflektierte Infrarotstrahlung aus, wenn es draußen ohnehin warm ist. Der absorbierte Anteil führt zu einer Temperaturzunahme des Glases, so dass dieses sogar lange nach Sonnenuntergang noch »nachleuchtet«, d.h. Wärme abstrahlt.

Um die unerwünschten Wirkungen, die die Schutzmechanismen nach sich ziehen, zu mildern oder zu beseitigen, muss man beileibe nicht nur Lampen für die »Innenraumbegrünung« betreiben, die sicherlich die Effizienz der Maßnahmen nicht erhöhen. Bei Abb. 3 kann man noch ein Problem entdecken, zu dessen Beseitigung man auch Energie aufwenden müsste: Die Absenkung des Lichts im blauen Bereich, und zwar dort, wo die Strahlung »biologisch wirksam« sein soll. Man müsste theoretisch zusätzliche Lampen installieren, die den Verlust an blauem Licht kompensieren sollen.

Bekanntlich gelten solche aber als besonders ineffizient, weil das Auge in diesem Bereich sehr unempfindlich ist. Fachleute sind dabei, eine Effizienzberechnung dafür einzuführen. Was aber sehr fraglich scheint…

In beiden betrachteten Fällen kann man feststellen, dass das Vorhaben einer auf Effizienz ausgerichteten Maßnahme, ein gegebenes Ziel mit möglichst geringem Einsatz von Ressourcen zu realisieren, nicht erreicht wird, weil die Zielgrößen verändert werden. Der Raum wirkt grüner, trauriger und dunkler. Die Außenwelt scheint in einem anderen Licht, um nicht zu sagen düsterer. Dem Bedarf an Licht, so er denn wirklich existiert, muss mit mehr elektrischem Licht begegnet werden. Dies kann man sogar präzise berechnen, z.B. indem man die Tageslichtautonomie für eine bestimmte Tätigkeit nachrechnet. Glauben sollte man neuen Planungen erst, wenn sie eine gleiche bzw. bessere Tageslichtautonomie signalisieren.

Beispiel 3: Ungeeignete Zielgröße für die Planung

Jede praktische Lichtplanung, hinter der nicht ein durchsetzungsfähiger Architekt oder verantwortungsbewusster Lichtplaner steckt, droht mit der Frage zu beginnen und zu enden, wie wenig Aufwand man treiben muss, um die »Beleuchtungsstärke« zu erzielen. Alle Betroffenen kennen mehr oder weniger gut, was gutes Licht ist, aus z.B. ihrer Wohnung, aus den Kneipen, die sie besuchen, oder aus dem Theater und Konzertsaal. Dennoch endet die Diskussion vorerst mal bei dieser Größe, von der die meisten keine Ahnung haben, weil man sie nicht sehen kann. Schuld ist die seit fast einem halben Jahrhundert betriebene Jagd nach einer messbaren Größe. Schuld ist aber auch das Unvermögen von fast allen Betroffenen, die fein ziselierten Ausführungen der Beleuchtungsnormen richtig zu lesen.

Die Zielgröße für die Planung von Beleuchtungsanlagen in Arbeitsstätten ist die Menge des Lichts, die auf die Arbeitsebene fällt, vulgo Horizontalbeleuchtungsstärke. Zwar werfen die Berechnungsprogramme noch eine Menge weiterer Daten ab. Sie richtig deuten können indes nur wenige, wenn überhaupt, weil lichttechnische Größen mit der Wahrnehmung nicht viel gemein haben. Wenn ein Lichttechniker z.B. Reflexionsgrade grauer Flächen skaliert, schreibt er »10 %, 20 %, 30 %« usw., während für einen Fotografen die visuell erfassbaren Sprünge zählen, sein »Graukeil« ist logarithmisch aufgeteilt. Auf dem Bildschirm heißen die Stufen nicht etwa 1 …2…3…, sondern 1…2…4…8…16…32… Die Akustiker arbeiten übrigens auch mit solchen Maßen, nur nicht die Lichttechnik.

Wo liegt aber das Problem? Hier muss man eigentlich sagen, die Probleme … , denn eine Beleuchtungsstärke in einem gegebenen Raum kann man am besten erreichen, wenn das gesamte Licht, das erzeugt wird, auf die Arbeitsebene geworfen wird. Und am energieeffizientesten, wenn Lampen mit der höchsten Lichtausbeute eingesetzt werden. So weit die Physik, leider stark verkürzt gedacht.

In der Praxis wird man erleben, dass solche Lampen derart hohe Leuchtdichten aufweisen, dass man sie nur für Indirektbeleuchtung einsetzen sollte. Das gilt insbesondere für die T5-Lampen, die seit langem bevorzugt verwendet werden. Allerdings bedeutet Indirektbeleuchtung auch Verlust an Horizontalbeleuchtungsstärke bei gleichem Stromverbrauch, also eine geringere Effizienz, so die Zielgröße real bedeutsam ist.

Wenn man sich den größten Verbraucher an Beleuchtungseinrichtungen ansieht, den Bürobereich, kann man leicht feststellen, dass die Arbeitsebene, die man zur Berechnung einsetzt, kaum noch eine Bedeutung hat. Zudem hat man bereits 1961 (!) experimentell festgestellt, dass man für die Sehaufgaben im Büro nur wenig Licht benötigt. Man benötigt vielmehr eine helle Umgebung. Und diese wird umso dunkler, je mehr Licht man auf die vermeintliche Arbeitsebene lenkt.

Wie bedeutsam ist das Licht auf der Arbeitsebene wirklich? Dazu kann man z.B. in DIN EN 12464-1 lesen: »Diese Europäische Norm legt Anforderungen an die Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen fest, die den Erfordernissen für Sehkomfort und Sehleistung für Menschen mit normalem Sehvermögen gerecht werden. Alle üblichen Sehaufgaben, einschließlich derjenigen am Bildschirm, werden berücksichtigt.«

Und Sehleistung? Die ist nirgendwo verständlich definiert, aber man kann kaum jemanden finden, der nicht glauben würde, dass man Arbeitsstätten für einen anderen Zweck als Erzielung einer für die Arbeit erforderlichen Sehleistung beleuchtet. Und was ist das Ziel der Arbeitsstättenbeleuchtung?

Dies hat ein Autor, der die Grundlagen der heutigen Normung in der Beleuchtung maßgeblich bestimmt hat, so dargestellt: Nachdem dieser Autor Experimente mit Sehleistung analysiert und zu der Feststellung kommt, dass sie nicht unbedingt aufschlussreich waren, führt er aus: »Aber selbst wenn dort eine repräsentative Sehaufgabe gefunden und … analysiert werden könnte, bleibt die Festlegung des Beleuchtungsniveaus willkürlich, weil zusätzlich entschieden werden muss, welche Prozentzahl der maximal möglichen Leistung gewährleistet sein soll.« Ergo? »Es soll deshalb hier der Weg beschritten werden, aus den an verschiedenen Stellen durchgeführten subjektiven Bewertungen des Beleuchtungsniveaus Rückschlüsse auf die optimalen Beleuchtungsstärken bei der Arbeit zu ziehen und diese Ergebnisse mit denjenigen aus der physiologisch-optischen und der arbeitsphysiologischen Betrachtungsweise in Einklang zu bringen.« (Fischer D., 1970: Optimale Beleuchtungsniveaus in Arbeitsräumen (Teil 1 und 2). Lichttechnik V22, P61-63 und 103-105)

Auch wenn niemand dies recht glauben mag, dies ist das Argument, nach dem man Beleuchtungsniveaus für alle möglichen Tätigkeiten in Listen einträgt, die etwa 25 Seiten in den Normen einnehmen. Und vor allem das Wort Niveau sehr präzise nimmt und nicht etwa einen Bereich angibt.

Und wenn man sich die Formel für die Berechnung der Blendung (UGR-Wert) anschaut, wird man sehen, dass die Leuchtdichte mit der zweiten Potenz in die Blendungsberechnung, aber mit der einfachen in die Berechnung der Beleuchtungsstärke eingeht. Ergo? Wenn man die gleiche Beleuchtungsstärke mit Lampen höherer Leuchtdichte erzeugen will, steigt die Blendung unweigerlich. Oder man versteckt sie vor den Augen der Betrachter und nimmt Verluste in Kauf – wie gesagt, eher rechnerische bzw. fiktive.

Diese Betrachtungen zeigen, dass Lampen mit einer höheren Effizienz keine Beleuchtung mit einer höheren Effizienz ergeben müssen. Sie können, z.B. wenn die höhere Leuchtdichte (und die dadurch mögliche kompaktere Bauweise) von Vorteil ist.

Die hier angestellten Überlegungen entspringen nicht etwa der Fantasie von Theoretikern, sondern der Entwicklung der Vornorm DIN V 18599, die aufgrund der Verflechtungen mit EnEV Gesetzescharakter aufweist. In ihrer ersten Version von 2007 wurde die tiefstrahlende Direktbeleuchtung als Referenzbeleuchtung gewählt. Das ERGONOMIC Institut hatte aber bereits 1997 eine Studie veröffentlicht, die nachweist, dass diese Art Beleuchtung dem Arbeitsschutz widerspricht (Çakir, 1997). Auch die Protagonisten einer solchen Beleuchtung hatten sich im Laufe der Jahre damit abgefunden, dass eine Zwei-Komponenten-Beleuchtung eine bessere ist.

Notgedrungen musste die Beleuchtungsnorm EN 12464-1 »renoviert« werden, und enthält deswegen Vorgaben, die manchen seltsam vorkommen können, so z.B. Beleuchtungsstärken an der Wand und sogar an der Decke. Auch die Einführung der zylindrischen Beleuchtungsstärke hängt damit zusammen.

Trotz dieser Notreparatur muss man mit der Gefahr rechnen, dass sich die gleiche Prozedur anderswo wiederholt. Schuld daran sind nicht diejenigen, die nach mehr Energieeffizienz streben, sondern die »Lichttechniker«, die die Beleuchtungsqualität praktisch auf die Horizontalbeleuchtungsstärke reduziert haben.

Aussichten und Empfehlungen

Was man heute mit Sicherheit sagen kann, ist lediglich die Tatsache, dass an der Energieeffizienz allenfalls die Idee der Energieeinsparung vorbei ziehen kann. Das bedeutet, dass man an den Zielen arbeiten muss, die eine Beleuchtung erreichen soll. Die sind nämlich so klar nicht. Wie hier gezeigt, ist nicht einmal die Sehleistung ein Maßstab, nach dem man verfahren kann. Was Beleuchtungsqualität sein soll, an dieser Beschreibung beißen sich gerade einige Experten die Zähne aus. Sie werden nicht die Einzigen bleiben.

Derzeit arbeiten z.B. tageslichtabhängige Steuerungen mit einem Grenzwert von 500 lx. D.h., wenn die Menge des Tageslichts an einem Referenzpunkt so gering wird, dass ein Luxmeter weniger als 500lx anzeigen würde, wird künstliches Licht hinzugeregelt. Es gibt überhaupt keinen Grund für eine solche Festlegung, außer dass dieser Wert irgend wann mal in Beleuchtungsnormen erschienen ist. Dafür kann man mit Sicherheit sagen, dass ein Raum mit guter Tageslichtanbindung bei einem Wert von 200lx so hell ist, dass niemand auf die Idee käme, Kunstlicht einzuschalten. Sogar bei 100 lx Tageslicht kann man nicht nur hervorragend arbeiten, sondern sich auch noch wohlfühlen.

Die Diskrepanz zwischen den niedergeschriebenen Anforderungen und den Nutzeranforderungen entsteht dadurch, dass eine Beleuchtungsstärke von 200 lx an einem Arbeitsplatz, erzeugt durch Tageslicht und gemessen horizontal, durch helle Möbel und Raumteile im Innern, sowie durch eine recht helle Umwelt begleitet werden. Dieselbe Beleuchtungsstärke, erzeugt durch Leuchten mit ach so hohem Wirkungsgrad, verpasst dem Raum wahrscheinlich einen »Höhlenlook«. Zwar ist die Beleuchtungsstärke ein physikalisches Maß. Die Bewertung von Beleuchtung vornehmlich über die horizontale Beleuchtungsstärke aber kann nicht einmal näherungsweise die Wirkung auf die Nutzer beschreiben helfen.

Wenn man die Beleuchtungskonzepte an den heutigen Arbeitsverhältnissen orientieren würde, anstatt jahrzehntealte Zöpfe in immer neue Beleuchtungsstärketabellen einzuarbeiten, wird man sehr viel Energie sparen können. Es ist dringend erforderlich, dass man das Konzept der tageslichtabhängigen Steuerung der Beleuchtung vom Ballast des Althergebrachten befreit. Oben dargestellt ist die Präzision, mit der man eine Basis für Beleuchtungsstärken gefunden hat – die subjektive Bewertung von Umgebungen (Anm.: Diese Umgebungen waren ausschließlich Modellräume oder kleine Kästen mit Miniaturarbeitsräumen.). Ob man solche Vorgaben zur Basis von Festlegungen in einer überlebenswichtigen Angelegenheit machen darf?

Wenn es bei einer Tätigkeit auf die Sehleistung ankommt, dann kann auch 1000 lx zu wenig sein. Der Autor hat auch Arbeitsplätze eingerichtet, an denen die Beleuchtungsstärke auf der Sehaufgabe 4000 lx betrug. Allerdings kann man bei solchen Sehaufgaben eher mit einer ausgeklügelten Lichteinfallsrichtung eine gute Sehleistung erreichen als durch hohe Beleuchtungsstärken. Wie man so etwas bewerkstelligt, ist eine Sache des Konzepts. Allerdings muss man dazu nichts neu erfinden, sondern lediglich alte Konzepte studieren, die man zu Zeiten entwickelt hatte, als Licht und Strom knapp und teuer waren.

Weitere Informationen:

Autor: Dr. Ahmet E. Çakir, ERGONOMIC Institute, Berlin, www.ergonomic-institute.eu und www.cyberlux.de