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Beleuchtungswärme und Kühllast

Die elektrische Leistung von Leuchtstofflampen wird in Licht und überwiegend in Wärme umgewandelt (siehe Abbildung 3.206).

Abbildung 3.206: Beispiel für die Energiebilanz einer Leuchtstofflampe. Abbildung 3.206 zeigt schematisch Wärmeströme einer Leuchte ohne und mit Abluftführung.

Darin bedeuten

/_R1	Wärmestrom, der direkt in den Raum gelangt
/_R2	Wärmestrom, der aus der Zwischendecke in den Raum gelangt
/_R3	Wärmestrom, der bei mehrgeschossigen Gebäuden über den Fußboden in den darüber liegenden Raum gelangt
/_z	Wärmestrom, der aus der Leuchte in die Zwischendecke gelangt
/_A	ist der mit der Abluft abgeführte Wärmestrom.

Abbildung 3.207: Wärmeströme einer Leuchte ohne (oben) und mit Abluftführung (unten)

Wird die Abluftleuchte statt mit direktem Anschluss an ein Abluft-Kanalsystem in einer Unterdruckdecke mit Abluftführung betrieben, kann davon ausgegangen werden, dass der mit der Abluft wegtransportierte Wärmestrom /_A + ̇/_z ist. Weil ̇Q_R3 aus dem darunter liegenden Raum auch in den zu betrachtenden Raum gelangt, ist die Summe der Wärmeströme Q_R1 + Q_R2 + Q_R3 die gesamte im Raum wirksame Beleuchtungswärme QB, die bei Leuchten ohne Abluftführung gleich der gesamten elektrischen Leistung P der Leuchten ist.

Die Beleuchtungswärme ̇Q_B wird nach folgender Gleichung bestimmt

Darin bedeuten:

P	elektrische Leistung aller Leuchten einschließlich der Verlustleistung der Vorschaltgeräte P = PL ⋅ N
P_L	elektrische Leistung einer Leuchte einschließlich Verlustleistung der Vorschaltgeräte. Werte für die Leistung einer Lampe inkl. Vorschaltgeräte siehe Kapitel „Lampentabelle“. Diese Werte müssen mit der Anzahl Lampen je Leuchte multipliziert werden, um den gesamten Anschlusswert einer Leuchte zu erhalten. Für LED-Leuchten ist jeweils die Bemessungsleistung einzusetzen (siehe auch Kapitel, „Betrieb von LED-Leuchten”).
N	Anzahl der Leuchten
l₁	Gleichzeitigkeitsfaktor
l₂	Restwärmefaktor
s_B	Speicherfaktor

Der Gleichzeitigkeitsfaktor l₁ berücksichtigt die Tatsache, dass in vielen Fällen zu Zeiten maximaler Kühllast (z. B. durch starke Sonneneinstrahlung) nicht alle Leuchten eingeschaltet sind. Das gilt z. B. für große Räume, in denen bei Tageslichteinfall ein Teil der Leuchten in Nähe der Fensterfronten abgeschaltet ist. Der Gleichzeitigkeitsfaktor ist mit dem Bauherrn abzustimmen.

Der Speicherfaktor s_B berücksichtigt die zeitliche Verzögerung der Erwärmung der Raumluft durch die Speicherwirkung der Raumbegrenzungsflächen. Für Leuchten ohne Abluftführung werden die Gebäude nach Bauarten I und II unterschieden. Bei Leuchten mit Abluftführung sind die Speicherfaktoren weitgehend unabhängig von der Bauart, denn ein großer Teil der Leuchtenwärme wird direkt abgeführt und kann daher auch weniger zur gespeicherten Erwärmung beitragen.

Tabelle 3.158: Speicherfaktoren für Einbauleuchten ohne und mit Abluftführung

Der Restwärmefaktor l₂ gibt an, welcher Anteil der elektrischen Leistung der Leuchten in stationärem Betrieb für die Ermittlung der Kühllast berücksichtigt werden muss. Für Leuchten ohne Abluftführung beträgt der Restwärmefaktor l₂ = 1, d. h. die gesamte Anschlussleistung ist Kühllast. Für Leuchten mit Abluftführung sind die Restwärmefaktoren vom Luftvolumenstrom ̇V (in m³/h) sowie der Art der Abluftsysteme abhängig.

Bei Luftführung in Unterdruckdecken oder durch nicht isolierte Abluftkanäle dringt ein Teil der in der Abluft enthaltenen Wärme über die Decke und den Fußboden wieder in den Raum zurück. Die Restwärmefaktoren dieser Systeme sind daher etwas höher als bei Luftführung in isolierten Abluftkanälen.

Abbildung 3.208 enthält ein Diagramm, mit dem aufgrund des Luftvolumenstroms einer Leuchte (Parameter der Geraden sind Leuchten für 1 bzw. 2 Lampen 36 W bzw. 58 W mit EVG) je nach Art der Abluftführung oder die Restwärmefaktoren ermittelt werden können. Zum Beispiel kann der die Kühlanlage belastende Anteil der Leuchtenwärme bei Betrieb der Abluftleuchten in einer Unterdruckdecke je nach Luftvolumenstrom nur noch etwa 1⁄3 betragen (siehe markiertes Beispiel in Abbildung 3.208).

Abbildung 3.208: Bestimmung des Restwärmefaktors
a: Luftführung in Unterdruckdecken. Diese Werte gelten für Zwischengeschosse und Obergeschosse. Befindet sich im Geschoss unterhalb des betrachteten Raumes keine Beleuchtungsanlage, sind die Werte mit dem Faktor 0,9 zu multiplizieren.
b: Luftführung durch nicht isolierte Abluftkanäle.
c: Luftführung durch isolierte Abluftkanäle.

Die Leuchtenkalorimetrie, mit der die Wärmeströme mit und ohne Abluft unter hohem apparativem Aufwand leuchtenspezifisch ermittelt wurden, hat an Bedeutung verloren, weil sich in der Praxis herausstellte, dass die Brauchbarkeit und Genauigkeit der mit Leuchtenkalorimetern ermittelten Werte nicht im Verhältnis zum Messaufwand stehen. Zur umfassenden Darstellung der Wärmeströme muss der gesamte Raum einschließlich seiner Strömungsverhältnisse in die Betrachtungen einbezogen werden. In speziellen Versuchsanordnungen wird anstelle der kalorimetrischen Messung an einzelnen Leuchten bei großen Projekten die Wärmebilanz ganzer Raumgruppen ermittelt. Für die meisten Fälle liefern die in Abbildung 3.208 dargestellten Werte hinreichend genaue Planungsdaten für die Kühllastberechnungen mit durchlüfteten Leuchten.

Tabelle 3.159: Umrechnung von Leistungseinheiten

Lufttechnische Eigenschaften Luftvolumenstrom

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