Total Cost of Ownership einer Beleuchtungsanlage

Kosten optimieren bei der Lichtplanung

Entscheidend für wirtschaftliche Beleuchtungsanlagen sind nicht nur die Anschaffungskosten, sondern die gesamten Kosten im Lebenszyklus der Anlage. Die Perspektive des „Total Cost of Ownership“ umfasst dafür neben der Anschaffung vor allem die Kosten für Energie, für Ersatzlampen und Wartung, aber auch indirekte Folgekosten wie zusätzlicher Aufwand für Klimatisierung, um die Wärmelast der Beleuchtung zu kompensieren.

Hochwertige Anlagen können im Hinblick auf die ersten Investitionen teurer wirken, doch durch effizientere Lichttechnik lassen sich langfristig günstigere Betriebskosten erreichen, die eine Amortisation in kurzer Zeit gegenüber billigeren, aber weniger effizienten Anlagen ermöglichen. Bei den indirekten Kosten gilt es darüber hi­naus den Aufwand für eine zügige und sichere Planung wie auch Installation einzubeziehen: Schnelle Zugriffe auf lichttechnische Daten sowie rationelle und sichere Montageabläufe vermeiden Folgekosten durch Korrekturen von Fehlentscheidungen und falscher In­stallation. Während sich effiziente Planungsabläufe in erster Linie für die Fachplaner finanziell lohnen, so profitiert der Bauherr langfristig von günstigen Betriebskosten. Planungsfehler erzeugen wiederum Kosten bei Planern und Bauherren. Die genaue Analyse der Planungs-, Investitions- und Betriebskosten hilft, wirtschaftliche Lichtlösungen professionell zu erzielen.

 

Das richtige Lichtkonzept

Geschickt auf Tageslicht ausgerichtete Grundrisse und Schnitte sind der Grundstein, um den Bedarf für die elektrische Energie auf ein Minimum zu reduzieren. In dem Lichtkonzept für die elektrische Beleuchtung liegt ein weiteres großes Einsparpotential. Hier stellt der Planer die Frage, was beleuchtet werden muss und analysiert den Sinn der Beleuchtung für die verschiedenen Zonen. Über die Wahrnehmungspsychologie deckt man zusätzlich die Anforderungen an die jeweiligen Sehauf­gaben und die emotionalen Bedürfnisse auf. Wichtiges erhält Licht, unwichtigere Objekte bleiben unbeleuchtet und erhalten zum Beispiel über diffuse Reflexion eine Grundhelligkeit. Das Planen in Zonen vermeidet, eine allgemein hohe Grundhelligkeit auf den gesamten Grundriss auszuweiten. Mit der Beleuchtung der Vertikalen lässt sich nicht nur Architektur effektiv in ihrer Wirkung betonen, sondern auch die Wahrnehmung unterstützen sowie effizient ein heller Raumeindruck generieren. Entsprechende Anregungen zur Lichtplanung finden sich beispielsweise auch in online Ratgebern wie dem „Light Scout“ (www.erco.com/guide), um sich Alternativlösungen zu veranschaulichen oder zum Beispiel mehr über Lichtplanung im Außenraum zu erfahren. Digitale Leuchtenmodelle mit der photometrischen Lichtverteilung ermöglichen bereits im frühen Planungsstadium, Lichtkonzepte mittels Lichtsimulationsprogrammen schnell zu prüfen und weiter zu entwickeln.

 

Einfache Planung mit lichttechnischen Daten

In der Planungsphase liegt die Herausforderung für den Architekten in der effizienten Koordination einer Vielzahl von Leuchten, der Organisation von Inhalten und der Kommunikation zwischen Fachplanern und Bauherren. Gut strukturierte Internetplattformen der Leuchtenhersteller mit allen notwendigen Planungsinformationen können wesentlich dazu beitragen, die Kosten in der Lichtplanungsphase zu senken und Planungssicherheit zu erzeugen. Das direkte Umschalten einer Webseite von einer Sprache auf eine andere vereinfacht die Kommunikation in internationalen Teams und reduziert sprachliche Missverständnisse. Einfache und schnell auffindbare Leuchteneigenschaften erleichtern die Planung und vermeiden Fehlentscheidungen mit möglichen ­Folgekosten. Auch sollten Lichtstärke­verteilungskurven und Tabellen zur ­über­schlägi­gen Kalkulation der Beleuchtungsstärke zum selbstverständliche ­Dokumentationsumfang gehören, ebenso wie Produktdatenblätter, Ausschreibungstexte, Bilder und digitale Daten für verschiedene Lichtsimula­tions­programme.

Insbesondere durch die Leuchtentechnik trifft der Lichtplaner wesentliche Entscheidungen über wirtschaftliche Lichtlösungen. Leuchten, die sich durch Systemdesign auszeichnen, bieten dabei interessante Vorteile: Zugriff auf definierte Schnittstellen, Anpassungsfähigkeit durch flexible Strukturen und damit die Option, mögliche Planungsfehler einfach auszugleichen.

Zwei Beispiele veranschaulichen dies – einmal bei Situationen mit Strahlern und das andere mal mit Deckeneinbauleuchten. Über einen standardisierten Adapter können zahlreiche Strahler an einer Stromschiene rationell eingesetzt und über ein Lichtsteuerungssystem wie „Light System DALI“ individuell eingestellt werden. Dies vermeidet aufwendige Stromkreise sowie unterschiedliche Montagedetails, die in der Planung und Ausführung zu höheren Kosten führen würden. Modulare Systeme ermöglichen ferner eine große Flexibilität. So kann beispielsweise bei dem Quintessence Programm für Deckeneinbauleuchten eine phasenweise Planung erfolgen, bei der zunächst nur der Einbauring festgelegt wird. Zu einem späteren Punkt kann die Festlegung des Leuchtmittels und der gewünschten Lichtverteilung geschehen. Durch die flexible Struktur lassen sich mitunter auch Planungsfehler oder Änderungen in der Bauphase beziehungsweise Nutzung ausgleichen, indem dann eine andere Charakteristik oder Lampe eingesetzt oder getauscht wird.

Die Langlebigkeit von Leuchten ist schließlich ein weiteres Kriterium für die Wirtschaftlichkeit. Gebäude, die auf Jahre beziehungsweise Jahrzehnte ausgelegt sind, erfordern Langzeitprodukte, die sowohl funktional als auch ästhetisch auf Dauer überzeugen, um spätere Modernisierungen und Reparaturen auf ein Minimum zu senken.

 

Lichttechnik: Effiziente Leucht­mittel und Optiken

Drei Aspekte bestimmen im Wesentlichen die Effizienz von Beleuchtung: Quantitativ betrachtet, die Lichtaus­beute des Leuchtmittels sowie der Leuchten-Betriebswirkungsgrad, aber auch die qualitative Frage, wie effektiv eine Leuchte ihre Beleuchtungsaufgabe erfüllt. Über die Lichtausbeute, dem Verhältnis von abgegebenem Lichtstrom zu aufgewendeter elektrischer Leistung, kann man die Effizienz von Leuchtmitteln miteinander vergleichen. Um einen Vergleich der Lichttechnik von Leuchten vorzunehmen, wird oft der Leuchtenbetriebswirkungsgrad (LOR, von engl.: Light Output Ratio) betrachtet. Ein hoher LOR lässt jedoch nur bedingt einen Rückschluss auf die Eignung einer Leuchte zu, da er weder den Sehkomfort noch die Frage berücksichtigt, wie effektiv eine Leuchte ihr Licht auf die Zielfläche lenkt. Das UGR Verfahren (Unified Glare Rating) ist hingegen ein Ansatz, um den Sehkomfort einer Leuchte zu quantifizieren. Er bezieht die psychologische Direktblendung durch Leuchten ein. Für die optimale Leistung im Dauerbetrieb sind zwei weitere Aspekte für Leuchten ebenfalls von Bedeutung: Wärmemanagement und Betriebsgeräte. So reduzieren zum Beispiel thermisch optimierte Leuchtenkonstruktionen die bei LEDs prinzipiell auftretende Lichtstrom­abnahme bei Erwärmung auf ein Minimum. Elektronische Vorschaltgeräte sparen im Vergleich zu konventionellen Vorschaltgeräten viel Energie und sie gewähren durch gutes Startverhalten eine längere Lampenlebensdauer.

 

Sicherer und rationeller Einbau

Die einfache und schnelle Montage von Leuchten und der Lichtsteuerungsanlage minimiert die Kosten auf der Baustelle und vermeidet Probleme im Bauablauf. Zur Illustration mag der Prozess zum Einbau eines Linsenwandfluters in der Decke dienen: Beigefügte Schablonen bei Deckeneinbauleuchten ermöglichen eine zügige und sichere Markierung des Deckenausschnittes beim Trockenbau. Mit dem separat beiliegenden Einbauring kann die werkzeuglose Montage sehr effizient erfolgen. In einer späteren Bauphase setzt der Installateur dann das Leuchtengehäuse sowie die Leuchtmittel ein – damit bleibt der Reflektor vom Staub des Trockenbaus verschont. Durch die asymmetrische Lichtstärkeverteilung der Wandfluter ist die korrekte Ausrichtung zur Wand essentiell. Erleichtert wird die Installation, wenn Maßzeichnungen in Bezug zur Wand gezeigt ­werden und die Leuchten eine entsprechende Kennzeichnung für die Installation erhalten.

 

Tipps zur Inbetriebnahme

Moderne Beleuchtungsanlagen umfassen häufig auch Lichtsteuerungsanlagen, um über Sensoren oder Zeitprogramme den Stromverbrauch an die Nutzungen anzupassen. Für eine einfache Prüfung und sichere Abnahme durch den Installateur ist der Nachweis über den korrek­ten Anschluss und die Zuordnung der Leuchten in der Lichtsteuerungsanlage entscheidend. Dies bildet die Grundlage für den Lichtplaner, um problemlos mit der Programmierung der Beleuchtungsanlage zu beginnen. Eine benutzerfreundliche Bedienoberfläche erschließt schnell die verschiedenen Funktionen der Lichtsteuerungssoftware und über Wireless LAN können die Lichtszenen komfortabel in jedem Raum angelegt werden.

Um eine sichere Abnahme zu ermöglichen, besitzt der Light Server des „Light System DALI“ Taster-Eingänge, über die sich voreingestellte Standard-Lichtszenen abrufen lassen. Mit diesen Lichtszenen lässt sich für Leuchten der Schaltzustand Ein und Aus, das Dimmen und die Farbzuordnung Rot, Grün und Blau prüfen. Durch die werkseitig Codierung des DALI Betriebsgerätes wird bei dem „Light System DALI“ die Leuchte mit ihren spezifischen Informationen vollautomatisch erkannt. Dieser Vorteil wird besonders bei farbiger Beleuchtung mit Leuchten in RGB-Farbmischtechnik deutlich. Diese Leuchten verfügen über drei Adressen bei denen die Lichtfarben Rot, Grün und Blau bereits den jeweiligen Betriebsgeräten zugeordnet sind. Gegenüber konventionellen DALI-­Anlagen entfällt auf der Baustelle die aufwendige Zuordnung der Adressen zu den Leuchten mit ihren jeweiligen Farbkanälen und Betriebsgeräten.

 

Auch im Betrieb optimieren

Der Energieverbrauch einer Beleuchtungsanlage bildet den zentralen Faktor der Betriebskosten. Über eine flexible Lichtsteuerungsanlage lässt sich der Strombedarf auf Veränderungen in der Gebäudenutzung abstimmen. Eine einfache Handhabung oder die Automatisierung über Sensoren erleichtert solche Schritte. Mit der entsprechenden Software kann der Anwender die Anschlussleistung einer Lichtszene errechnen und entscheiden, ob er eine Lichtszene dimmen möchte, so dass der visuelle Eindruck noch nicht spürbar eingeschränkt ist, aber sich die Energiekosten senken lassen. Die Einbeziehung von Sensoren hilft, den Lichtbedarf auf die Mindest­anforderungen zu reduzieren und zu halten. Präsenzdetektoren erfassen die Anwesenheit von Personen und können zum Beispiel in nicht genutzten Büros das Licht automatisch dimmen oder ausschalten. Die Option für ein manuelles Einschalten bei einem Präsenz­detektor hilft, dass das Licht nicht gleich eingeschaltet wird, wenn ausreichend Tageslicht als Grundbeleuchtung bereits vorhanden ist. Die Lichtsteuerung über Sensoren kann zudem dazu beitragen, die höhere Dimensionierung der Anlage auf Grund des Wartungsfaktors über eine Konstantlichtregelung auf den Sollwert herunterzudimmen, sodass am Anfang eines Wartungszyklus kein höherer Energieverbrauch auftritt.

 

Tipps zur Wartung

Speziell bei großen Beleuchtungsanlagen wie in Museen, Kaufhäusern oder im Außenraum bildet die Leuchtenwartung bei konventionellen Leuchtmitteln einen nicht unerheblichen Kostenfaktor. Der Wartungszyklus hängt von der Lebensdauer der Leuchtmittel ab – etwa 5000 Stunden bei Niedervolt-Halogenlampen beziehungsweise 12.000 Stunden bei Hochdruck-Entladungslampen. Neben den direkten Kosten für die Leuchtmittel darf man nicht die Personalkosten für die Elektriker vernachlässigen sowie die Kosten für Hubbühnen bei hohen ­Räumen. Leuchten mit einfachen und schnellen Mechanismen für den Wechsel der Lampe erweisen sich dabei als vorteilhaft. Die Fixierung des Dreh- und Neigungswinkels bei Strahlern garantiert, dass auch nach dem Lampenwechsel Lichtrichtung erhalten bleibt und nicht der Lichtplaner die Leuchten nachjustieren muss. Online verfügbare Gebrauchsanleitungen beim Leuchtenhersteller ermöglichen bei Bedarf den schnellen Zugriff für den Elektriker.

Bei der LED Technologie mit einer Lebensdauer von 50.000 Stunden entfallen die Wartungskosten nahezu: Bei 10-stündiger Nutzung an Werktagen kann der Anwender von einer Lebensdauer von etwa 20 Jahren ausgehen, bei der die Hälfte der Leuchten noch mindestens 70 % des Lichtstroms abgeben.

 

Maßnahmen zur wirtschaftlichen Lichtplanung

Da nicht die direkten Investitionskosten sondern die Betriebskosten den größeren Kostenanteil einer Beleuchtungsanlage ausmachen, empfiehlt sich eine sorgfältige Planung und der Einsatz effizienter Lichttechnik, um langfristig eine wirtschaftliche Lichtlösung zu erreichen. Daher amortisiert sich in vielen Fällen auch die technische Modernisierung ­bestehender Gebäude nach kurzer Zeit. Bereits mit geringem technischem Aufwand lassen sich Maßnahmen zur Strom­einsparung initiieren. Die systematische Bestandsaufnahme bildet die Basis, um Schwachstellen im Bestand gründlich zu analysieren. Schließlich bietet das energie­bewusste Verhalten der Nutzer zahlreiche Chancen, um den Stromverbrauch im Alltag zu reduzieren. Vor­raussetzung ist jedoch eine Akzeptanz der Lichtsteuerung durch eine ­einfache Bedienung und ansprechende Gestaltung der Benutzeroberfläche.

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