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Elektrotechnik
Neue Norm für die Planung der Innenraumbeleuchtung <br> Teil 1: Änderung bei der Planung mit DIN EN 12464-1 - neue Begriffe
ep12/2003, 4 Seiten
Europäische Harmonisierung In Deutschland gilt seit der Veröffentlichung im März 2003 für Innenraumbeleuchtungsanlagen die Europäische Norm DIN EN 12464-1 [1]. Diese nimmt im Rahmen der schon bisher verabschiedeten oder im Entwurf vorhandenen Normen (Tafel ) einen wichtigen Platz ein. Die Inhalte der DIN EN 12464-1 und DIN EN 12665 wurden bisher in der Normenreihe DIN 5035 behandelt. Sie enthielt umfangreiche Festlegungen der Richtwerte für Arbeitsstätten im Innenraum und im Freien, zur Beleuchtung von Krankenhäusern und spezielle Festlegungen für die Beleuchtung von Unterrichtsstätten und Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen. Diese Festlegungen und Aussagen finden sich nicht im vollen Umfang in den europäischen Normen wieder. Um hier für die deutschen Planer den Verlust wichtiger Informationen zu vermeiden, ist beabsichtigt, die in DIN EN 12464-1 und DIN EN 12665 nicht berücksichtigten Inhalte in einer überarbeiteten DIN 5035 zu veröffentlichen. Diese enthält dann die weiterhin gültigen Inhalte der bisherigen DIN 5035, jedoch dem fortgeschrittenen Stand der Technik angepasst. Mit DIN 5035-7 „Beleuchtung von Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen“ liegt bereits ein solcher aktualisierter Norminhalt vor [2]. DIN EN 12464-1 legt Anforderungen an die Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen in Bezug auf Sehleistung und Komfort fest. In ihr sind keine spezifischen Lösungen vorgeschrieben, so dass die Freiheit der Planer, neue und innovative Techniken einzusetzen, nicht eingeschränkt wird. Die neue Norm verlangt für die Planung eine andere als die von DIN 5035 her gewohnte Vorgehensweise, so dass es notwendig ist, auf diese detailliert einzugehen. Wesentliche Änderungen für der Planung sind: · Bezug der notwendigen Beleuchtungsstärke auf den Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeführt wird (für den unmittelbar im Gesichtsfeld befindlichen Umgebungsbereich gelten geringere Werte). · Vorgegebene Beleuchtungsstärkeanforderungen werden auf den Wartungswert bezogen; dieser Wert der mittleren Beleuchtungsstärke darf im Laufe der Betriebszeit der Beleuchtungsanlage nicht unterschritten werden. · Bewertung der Blendungsbegrenzung nach dem UGR-Verfahren. Neue Begriffe In DIN EN 12464-1 werden gegenüber DIN 5035 neue Begriffe definiert, auf deren Basis eine Beleuchtungsplanung erfolgt. Sehaufgabe: Die Sehaufgabe wird bestimmt durch sehrelevante Elemente der auszuführenden Arbeit (Größe des zu erkennenden Objekts, dessen Leuchtdichte, sein Kontrast gegenüber dem Hintergrund und die Darbietungsdauer). Bereich der Sehaufgabe: Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeführt wird. Dieser Bereich kann in einer horizontalen, vertikalen und beliebig geneigten Ebene liegen und ist somit nicht mehr an eine bestimmte Höhe über dem Fußboden gebunden (im Gegensatz zu DIN 5035, in der für Arbeitsplätze eine horizontale Ebene mit 0,85 m über dem Fußboden und für Verkehrsflächen mit 0,2 m über dem Fußboden fest vorgegeben waren). Sind die Größe und/oder die Lage des Bereichs der Sehaufgabe nicht bekannt, muss dieser Bereich angenommen werden. Unmittelbarer Umgebungsbereich: Bereich, der den Bereich der Sehaufgabe umgibt und sich im Gesichtsfeld befindet; vorgegeben wird eine Fläche von mindestens 0,5 m Breite (Bild ). Wartungswert der mittleren Beleuchtungsstärke: Wert der mittleren Beleuchtungsstärke, der auf der Bezugsfläche (Bereich der Sehaufgabe, unmittelbarer Umgebungsbereich) nicht unterschritten werden darf ( dabei bedeutet: - mittlere Beleuchtungsstärke, Index m - Maintenance). Das Einhalten der Wartungsbeleuchtungsstärke muss bei der Planung durch den Wartungsfaktor w (oder dessen Kehrwert Planungsfaktor p) und im Betrieb der Anlage durch den vorgegebenen Wartungszyklus sichergestellt werden. Abschirmwinkel: Winkel zwischen der horizontalen Ebene und der Blickrichtung, unter der die leuchtenden Lampenteile in der Leuchte gerade noch sichtbar sind (Bild ). Bildschirm: Schirm zur Darstellung alphanumerischer Zeichen oder zur Grafikdarstellung, ungeachtet des Darstellungsverfahrens. Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 12 962 FÜR DIE PRAXIS Beleuchtungstechnik Neue Norm für die Planung der Innenraumbeleuchtung Teil 1: Änderung bei der Planung mit DIN EN 12464-1 - neue Begriffe Die Inhalte der Europäische Norm DIN EN 12464-1 „Beleuchtung von Arbeitstätten; Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen“ wurden bisher in der Normenreihe DIN 5035 behandelt. Dort gab es umfangreiche Festlegungen und Richtwerte für Arbeitsstätten im Innenraum, für die Beleuchtung von Unterrichtsstätten und Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen. Diese Festlegungen und Aussagen finden sich nicht im vollen Umfang wieder. Empfehlungen zur praktischen Planung enthält dieser Beitrag. Autor Dipl.-Ing. Roland Baer ist beratender Ingenieur und freier Fachjournalist im Bereich Lichttechnik, Berlin. Vorschrift Inhalt EN 1838/1999 Notbeleuchtung EN 12193/1999 Sportstättenbeleuchtung EN 12464-2/ Beleuchtung von Entwurf 2003 Arbeitsstätten Teil 2: Arbeitsstätten im Freien EN 12665/2002 Grundlegende Begriffe und Kriterien für die Festlegung von Anforderungen an die Beleuchtung EN 13032/ Normreihe Messung Entwurf 2002 und Darstellung photometrischer Daten von Lampen und Leuchten EN 13201/1 - 4/ Normenreihe Straßen-Entwürfe 1998 beleuchtung CR 14380/2003: Tunnelbeleuchtung Tafel Beleuchtungsnormen Bereich der Sehaufgabe (Arbeitsfläche) eich der unmittelbaren Umgeb Wenn die Arbeitsfläche nicht bekannt ist: Annahme machen, wo die Arbeitsfläche sein könnte. Bereich der Sehaufgabe und Bereich der unmittelbaren Umgebung Definition des Abschirmwinkels Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke: Verhältnis der kleinsten Beleuchtungsstärke zur mittleren Beleuchtungsstärke auf einer Bezugsfläche: . . Kriterien der Beleuchtungsplanung Die Anforderungen an die Beleuchtung, in der Norm als Lichtklima definiert, werden bestimmt durch die Sicherstellung des Sehkomforts, der Sehleistung und der Sicherheit. Die Hauptkriterien für die Bestimmung des Lichtklimas sind: · Leuchtdichteverteilung, · Beleuchtungsstärke, · Blendungsbegrenzung, · Lichtrichtung, · Lichtfarbe und Farbwiedergabe, · Flimmern und · Tageslicht. Die einzuhaltenden Werte für die Beleuchtungsstärke, die psychologische Blendung und die Farbwiedergabe sind in der Norm in Abhängigkeit von der Sehaufgabe, Tätigkeit, Raum oder Raumbereich quantitativ aufgeführt. Das Tageslicht wird in die Beleuchtungsplanung mit einbezogen, da es die Beleuchtung einer Sehaufgabe ganz oder teilweise übernehmen kann. Darüber hinaus können Fenster den Sichtkontakt nach draußen ermöglichen, was von den meisten Menschen bevorzugt wird (nach DIN 5034 „Tageslicht in Innenräumen“ vorgegeben). Auf Abschirmmaßnahmen zur Vermeidung von Blendung durch das einfallende Tageslicht wird hingewiesen. Leuchtdichteverteilung Die Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld bestimmt den Adaptationszustand, der die Sehleistung beeinflusst. Sie sollte ausgewogen sein. Zu vermeiden sind: · zu hohe Leuchtdichten, die Blendung verursachen können; · zu hohe Leuchtdichteunterschiede, um eine permanente Umadaptation zu verhindern; · zu niedrige Leuchtdichten und Leuchtdichteunterschiede, die eine unattraktive Arbeitsumgebung verursachen. Leuchtdichten hängen wesentlich vom Reflexionsgrad der Oberflächen ab. Für die Hauptflächen des Raumes werden hierfür folgende Werte empfohlen: Decken: 0,6 - 0,9; Wände: 0,3 - 0,8; Arbeitsplätze: 0,2 - 0,6; Boden: 0,1 - 0,5. = min Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 12 963 Beleuchtungstechnik FÜR DIE PRAXIS Betriebszeit Ep Em = · p Ep Ep Planungswert der mittleren Beleuchtungsstärke Em Nennwert der mittleren Wartungsbeleuchtungsstärke p Planungsfaktor w Wartungsfaktor Zusammenhang von Wartungsbeleuchtungsstärke und Planungswert der Beleuchtungsstärke. Beide Größen sind örtliche Mittelwerte. Beleuchtungsstärke Die Beleuchtungsstärke und ihre Verteilung im Bereich der Sehaufgabe und Umgebung haben großen Einfluss darauf, wie schnell, wie sicher und wie leicht eine Person die Sehaufgabe erfasst und ausführt. Alle in der Norm festgelegten Beleuchtungsstärkewerte sind mittlere Wartungswerte . Bei der Planung ist deshalb mit der Festlegung der Planungsbeleuchtungsstärke ein Wartungsfaktor w (oder als Kehrwert der Planungsfaktor p) (Bild ) zu berücksichtigen: ; . Der Wartungsfaktor ist vom Wartungszyklus abhängig und berücksichtigt: · Lampenausfall, · Lichtstromrückgang der Lampen, · Verschmutzung von Lampen und Leuchten und · Verschmutzung der Raumumschließungsflächen. Vom Fachausschuss „Innenbeleuchtung“ der LiTG wurden für den Wartungsfaktor Referenzwerte nach Tafel empfohlen [3]. Die Beleuchtungsstärkewerte gelten für den Bereich der Sehaufgabe für übliche Sehbedingungen und berücksichtigen die Faktoren psychologische und physiologische Aspekte wie Sehkomfort und Wohlbefinden, Anforderungen der Sehaufgabe, visuelle Ergonomie, praktische Erfahrung, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Die Beleuchtungsstärke wird, beginnend mit 20 lx (Gesichtszüge können gerade noch erkannt werden), in Lux-Werten mit dem Faktor von etwa 1,5 gestuft: 20 - 30 - 50 - 75 - 100 - 150 - 200 - 300 - 500 - 750 - 1000 - 1500 - 2000 - 3000 - 5000. An ständig besetzten Arbeitsplätzen darf der Wartungswert der Beleuchtungsstärke nicht geringer als 200 lx sein. Wenn die Sehbedingungen von den normalen Annahmen abweichen, kann der Wert um eine Stufe höher oder niedriger angesetzt werden. Die Beleuchtungsstärke des unmittelbaren Umgebungsbereichs ist eine Stufe niedriger als im Bereich der Sehaufgabe. Für die örtliche Gleichmäßigkeit im Arbeitsbereich und der unmittelbaren Umgebung sind die Vorgaben nach Tafel einzuhalten. Blendung Blendung wird durch Flächen hoher Leuchtdichte im Gesichtsfeld hervorgerufen, die sowohl in Form der Direkt- als auch der Reflexblendung (Spiegelung heller Punkte und Flächen auf spiegelnden Oberflächen) verursacht werden kann. An Arbeitsplätzen im Innenraum kann die psychologische Blendung unmittelbar von hellen Leuchten oder Flächen herrühren. Der Grad der Direktblendung einer Innenraumbeleuchtungsanlage ist nach der CIE-Methode „Unified Glare Rating (UGR)“ zu bestimmen (Bild ). Diese Bestimmung erfolgt nach einer Tabellenmethode, wobei hierfür charakteristische Beobachterpositionen im Raum definiert werden müssen. Es existieren entsprechende PC-Programme hierfür. Je nach Qualitätsforderung dürfen Werte in der Stufenreihe 28 - 25 - 22 - 19 - 16 nicht überschritten werden. Je geringer der Wert ist, desto besser wirkt die Blendungsbegrenzung (Tafel ). Lampenteile mit hoher Leuchtdichte müssen der Sicht durch den Beobachter in normaler Sicht- oder Arbeitsposition entzogen werden, das gilt besonders für die ständige Blickrichtung oberhalb der Horizontalen. In Abhängigkeit der Lampenleuchtdichte wird der Abschirmwinkel der Leuchten (Bild ) nach Tafel festgelegt. Die Reflexblendung kann durch folgende Maßnahmen verhindert oder reduziert werden: E E p p m Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 12 964 FÜR DIE PRAXIS Beleuchtungstechnik Wartungsfaktor Planungsfaktor Anwendungsbeispiele 0,80 1,25 sehr sauberer Raum (z. B. Reinraum), Anlage mit geringer jährlicher Nutzungszeit 0,67 1,50 Sauberer Raum, 3jähriger Wartungszyklus 0,57 1,75 Außenbeleuchtungsanlage, 3jähriger Wartungszyklus 0,50 2,00 Innen- oder Außenbeleuchtungsanlage, starke Verschmutzung Tafel Werte für den Wartungs- und Planungsfaktor Beleuchtungsstärke des Bereichs Beleuchtungsstärke des der Sehaufgabe in lx unmittelbaren Umgebungsbereichs in lx 750 500 500 300 300 200 < 200 EAufgabe Gleichmäßigkeit: 0,7 Gleichmäßigkeit: 0,5 Tafel Zusammenhang zwischen der Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe und der Beleuchtungsstärke der unmittelbaren Umgebung, Vorgabe der Gleichmäßigkeit Lampenleucht- Mindestabdichte in cd/m2 schirmwinkel 20 000 bis < 50 000 15° 50 000 bis < 500 000 20° 500 000 30° Tafel Mindestabschirmwinkel bei festgelegten Lampenleuchtdichten Lichtfarbe Ähnlichste Farbtemperatur in Tcp Warmweiß unter 3300 K Neutralweiß von 3300 K bis 5300 K Tageslichtweiß über 5300 K Tafel Lichtfarbenkennzeichnung von Lampen Ref. Nr. Art des Raumes, UGRL Ra Bemerkungen Aufgabe oder Tätigkeit in lx 3.1 Ablegen, Kopieren, Verkehrs- 300 19 80 zonen usw. 3.2 Schreiben, Maschinenschrei- 500 19 80 Bildschirmarbeit mit weiterben, Lesen, Datenverarbeitung gehenden Anforderungen 3.3 Technisches Zeichnen 750 16 80 3.4 CAD-Arbeitsplätze 500 19 80 Bildschirmarbeit mit weitergehenden Anforderungen 3.5 Konferenz- und Besprechungs- 500 19 80 Beleuchtung soll regelbar sein räume 3.6 Empfangstheke 300 22 80 3.7 Archive 200 25 80 Tafel Beleuchtungsanforderungen für Büros gemäß Tabelle 5.3 in DIN EN 12464-1 UGR-Verfahren - Berücksichtigung und Wertung der Leuchtdichte aller Leuchten im Blickfeld des Beobachters · Geeignete Anordnung der Leuchten und Arbeitsplätze, · matte Oberflächen, · Leuchtdichtebegrenzung bei geringen Ausstrahlungswinkeln, · helle Raumbegrenzungsflächen. Lichtrichtung Durch den Einsatz von gerichtetem Licht lassen sich räumliche Objekte und Oberflächenstrukturen besser erkennen. In der Norm wird die Ausgewogenheit von diffuser und gerichteter Beleuchtung als Modelling definiert. Die Beleuchtung sollte nicht zu stark gerichtet sein, da sonst zu starke Schatten auftreten. Bei zu diffusem Licht geht der Modellingeffekt verloren und die Beleuchtung wirkt unattraktiv. Eine quantitative Bewertung des Modelling gibt es nicht. Die Anwendung der gerichteten Beleuchtung aus einer Vorzugsrichtung kann die Feinheiten einer Sehaufgabe hervorheben und die Sichtbarkeit verbessern (z. B. Kontrolle von Oberflächen). Farbqualität Die Farbqualität der Lampen wird gekennzeichnet durch die Lichtfarbe und die Farbwiedergabe. Die Lichtfarbe bezieht sich auf die wahrgenommene Farbe des ausgesandten Lichts. Sie wird durch die ähnlichste Farbtemperatur beschrieben (Maßzahl: absolute Temperatur in Kelvin). Eine Gruppierung in bestimmte Farbgruppen wird entsprechend Tafel vorgenommen. Mit der Farbwiedergabe wird gekennzeichnet, wie wirklichkeitsgetreu Objekte oder wie natürlich menschliche Haut wiedergegeben werden. Eine gute Farbwiedergabe ist für Sehleistung, Behaglichkeit und Wohlbefinden wichtig. Sicherheitsfarben müssen immer einwandfrei erkennbar sein. Als quantitative Kennzeichnungsgröße der Farbwiedergabe dient der Allgemeine Farbwiedergabeindex Ra. Der bestmögliche Wert beträgt 100, geringere Werte bedeuten eine schlechtere Farbwiedergabequalität. In Innenräumen, in denen sich Menschen längere Zeit aufhalten, sollte der Ra-Wert der eingesetzten Lampen höher als 80 sein (Ausnahme: hohe Hallen). Ra-Werte größer 80 entsprechen der Farbwiedergabegruppe 1 B nach DIN 5035. Flimmern, stroboskopische Effekte Beleuchtungsanlagen sind so auszulegen, dass Flimmern und Stroboskopeffekte vermieden werden. Das lässt sich durch den Betrieb der Lampen an Gleichspannung oder an hochfrequenten Spannungen (rund 30 kHz) erreichen. Flimmern kann physiologische Effekte wie Kopfschmerzen hervorrufen, Stroboskopeffekte können eine falsche Wahrnehmung rotierender Maschinenteile verursachen (Unfallquelle). Energiebetrachtung Die erforderliche Beleuchtung eines bestimmten räumlichen Bereichs sollte mit dem geringstmöglichen Energieaufwand realisiert werden. Allerdings steht der niedrige Energieverbrauch gegenüber den lichttechnischen Gütemerkmalen nicht primär im Vordergrund, vielmehr sollte der Einsatz der geeigneten Beleuchtungssysteme, Steuerungs- und Regelungseinrichtungen und die sinnvolle Nutzung des Tageslicht zu einem niedrigen Energieverbrauch führen. Literatur [1] DIN EN 12464-1:2003-03 Licht und Beleuchtung, Beleuchtung von Arbeitsstätten Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen. [2] Entwurf DIN 5035-7:2001-10 Beleuchtung von Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen. [3] Stockmar, A.: Theorie und Praxis des Wartungsfaktors. Licht 6/2003, S. 546. Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 12 965 Beleuchtungstechnik FÜR DIE PRAXIS
Autor
- R. Baer
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