Beleuchtung von Ausbildungsstätten

Bereich der Sehaufgabe

Lernen ist ein lebenslanger Prozess. In Kindergärten und den allgemeinbildenden Schulen, den Fach- und Hochschulen, der Berufsbildung und in den Abend- und Volkshochschulen der Erwachsenenbildung sind etwa 50 % der deutschen Bevölkerung auf dem Weg der Aus- und Weiterbildung – somit fast 40 Millionen Menschen.

Die Zahl der Lernenden bestimmt zwar die Anzahl und Vielfalt der Ausbildungsstätten, deren Ausstattung jedoch beeinflusst die Effektivität und Nachhaltigkeit der Ausbildung. In besser ausgestatteten Schulräumen wird intensiver, weil motivierter gelernt. Investitionen in die Ausbildungseinrichtungen werden besser in langfristigen Nutzen für den Einzelnen und die Gemeinschaft umgesetzt.

Vorschulischer Unterricht, Lernen, Studieren und Lehren ist anspruchsvolles Arbeiten mit hohen visuellen Ansprüchen. Unterschiedliche Tätigkeiten mit häufigem Blickwechsel zwischen horizontalen Arbeitsflächen und vertikalen Demonstrations- und Informationsflächen, unterschiedliche Arbeitsmittel mit wechselnden Kontrasten und Detailgrößen, unterschiedliche Blickrichtungen bei freier und gerichteter Sitzanordnung und wechselnde, optische Kommunikation zwischen Lernenden und Lehrenden bestimmen die visuelle Sehleistung in Unterrichtsräumen.

Gute Beleuchtung und die innenarchitektonische Gestaltung der Räume fördern die Konzentration, Motivation, den Lernwillen und die Aufmerksamkeit. Schulische Erfolge hängen auch von der Akzeptanz der Unterrichtsräume ab, wozu gute und ausreichende Beleuchtung beiträgt.

Wegen der häufig vorkommenden freien Sitzanordnung kann in den meisten Fällen der gesamte Klassenraum als Bereich der Sehaufgabe angesehen werden, ggf. abzüglich eines Randstreifens von 0,5 m an den Wänden. In anderen Fällen ist der Bereich der Sehaufgabe durch den Bestuhlungsbereich definiert.

In einigen Räumen ist der Bereich der Sehaufgabe jedoch speziell zu ermitteln, wie etwa in Räumen für den Musikunterricht, für die handwerkliche Ausbildungen und für die Lehrmittelsammlungen, in denen sowohl vertikale als auch horizontale Sehaufgaben in unterschiedlichen Bereichen vorliegen und entsprechend zu beleuchten sind.

Für die Beleuchtung vertikaler Schrank- und Regalflächen sind die entsprechenden Anforderungen in Büros (siehe Kapitel „Beleuchtung von Büros und Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen") einzuhalten.

In Zeichen- und Malsälen und Räumen für technisches Zeichnen befindet sich der Bereich der Sehaufgabe meist auf geneigten Flächen (Staffelei, Zeichenbrett), z. B. auf einer Ebene um 75° zur Horizontalen geneigt. Einzelheiten siehe Kapitel „Beleuchtung von Konstruktions- und CAD-Räumen".

Allgemeinbeleuchtung

Für Unterrichtsräume wird meist eine Allgemeinbeleuchtung vorgesehen. Die Unterrichtsform und ihre spezifische Sitzanordnung und Raumnutzung bestimmen Eigenschaften und Anordnung der Leuchten. Die freie Sitzanordnung für die Teamarbeit und die klassische, gerichtete Sitzanordnung mit Blick auf die Wandtafel können in kürzeren Zeitabständen wechseln. Häufig wird die klassische Schultafel durch White-Boards, durch Beamerpräsentationsflächen und weitere Informationstafeln und Schaubilder ergänzt oder gar ersetzt. Dadurch ändert sich auch die Blickrichtung der Schüler und Lehrer im Laufe der Unterrichtszeiten. Die Beleuchtung muss davon unabhängig ausgelegt sein.

Licht beeinflusst die Stimmung, die Emotionen und die mentale Aufmerksamkeit von Menschen. Licht kann auch die circadianen Rhythmen (Circadianes System) unterstützen und anpassen sowie den physischen und psychischen Zustand des Menschen beeinflussen (Einzelheiten siehe Kapitel, " Licht und nicht-visuelle Wirkungen”). Insbesondere in Schulen ist die Korrelation von Licht und Leistungsbereitschaft und die melanopische Wirkung von dynamischem Licht für den Lernerfolg wichtig.

Schüler halten sich am liebsten draußen bei Tageslicht auf. Eine dynamisch dem Tageslichtverlauf entsprechend gesteuerte Allgemeinbeleuchtung in Unterrichtsräumen passt bei nicht ausreichender Tageslichtversorgung die Raumbeleuchtung den natürlichen Lichtverhältnissen an. In EN 12464-1 ist dafür ein neues Gütemerkmal der Beleuchtung eingeführt worden: Die Variabilität der Beleuchtung.

In einer durch eine deutsche Universität begleiteten Langzeitstudie wurden Schüler und Lehrer bei einer Beleuchtung für „Aktivieren” (650 lx, 12.000 K), für „Konzentriertes Arbeiten” (1.000 lx, 6.000 K) und „Beruhigen” (300 lx, 2.900 K) mit einer Personengruppe unter Normbedingungen (300 lx und 4.000 K) verglichen. Das Ergebnis über den Nutzen von dynamischer Beleuchtung in Schulen zeigt:

  • Die Lesegeschwindigkeit steigt.

  • Die Fehlerhäufigkeit bei Testaufgaben nimmt ab.

  • Die Bewegungsunruhe der Schüler geht zurück.

Chronobiologen empfehlen dynamische Beleuchtung in Schulen. Am Morgen sollte mit ca. 3.000 K gestartet und die Farbtemperatur bis etwa 11 Uhr auf 6.000 K gesteigert werden. In Abendschulen und z. B. in Seminarräumen von Hochschulen sollten ab etwa 18 Uhr Blauanteile ausgeschaltet sein und nur langwelliges Licht mit etwa 2.700 K den Raum beleuchten.

Realisiert wird das dynamische Licht mit LED-Leuchten oder Leuchten mit Leuchtstofflampen unterschiedlicher Lichtfarbe, deren Anteil am Gesamtlichtstrom durch dimmen verändert wird (siehe Kapitel, " Licht und nicht-visuelle Wirkungen”).

Zusatzbeleuchtung

Eine Zusatzbeleuchtung ist für die Wandtafel und weitere vertikale Demonstrations- und Informationsflächen ebenso erforderlich wie auch für Bereiche der Sehaufgaben in Sonderklassenräumen oder an gesonderten Experimentierplätzen oder im Bereich des Podiums von großen Hörsälen.

Für die Beleuchtung der Wandtafel ist in EN 12464-1 ein Wert von 500 lx festgelegt. Die Bewertungsfläche (Bereich der Sehaufgabe) ist die gesamte Wandtafelfläche, ggf. einschließlich eventuell vorhandener Aufklappteile und des Bereichs an der Wand, in den die Tafel nach oben verschoben werden kann. Für diese Bewertungsfläche gilt auch die Gleichmäßigkeitsforderung von 0,7. Reflexe auf der Wandtafel sind zu vermeiden. Ein Beispiel für die Wandtafelbeleuchtung ist in Abbildung dargestellt. Die Werte gelten bei eingeschalteter Raumbeleuchtung von 300 lx.

Abbildung 3.142: Beispiel für eine Wandtafelbeleuchtung in Unterrichtsräumen mit zwei Deckenanbauleuchten 4900 lm
(LED) mit asymmetrischer Optik, Ē = 517 lx, Gleichmäßigkeit 0,7, Wartungsfaktor 0,8 (rechts Isoluxkurven, Werte in lx)

Mitschreibbeleuchtung

In Räumen, in denen häufig Lichtbildprojektoren, Schreib- Projektionsgeräte oder Beamer verwendet werden, muss die Allgemeinbeleuchtung als Mitschreibbeleuchtung steuerbar sein, dessen Niveau nicht festgelegt ist und stark vom Einzelfall abhängt, z. B. auch von der Helligkeit der Bildprojektion. Verdunkeln und Aufhellen soll in 3 bis 10 Sekunden erfolgen. Auf vertikalen Bild- Projektionsflächen soll die vertikale Beleuchtungsstärke Ev nicht mehr als 10 % der reduzierten horizontalen Beleuchtungsstärke Eh betragen, was durch tief strahlende Leuchten im Bereich der Projektionsflächen erreicht werden kann.

Wartungsfaktor

Die Höhe des Neuwertes der Beleuchtungsstärke und damit die Anzahl von Lampen und Leuchten hängen von dem Wartungsfaktor ab, der die Verringerung der Beleuchtungsstärke im Laufe der Betriebszeit der Anlage aufgrund der Alterung der Lampen und der Verschmutzung von Lampen, Leuchten und Raum beschreibt. In Ausbildungseinrichtungen, wie in allgemeinen Unterrichtsräumen und Lehrwerkstätten, muss das tatsächlich zu erwartende Wartungsintervall und die Art der Wartung realistisch eingeschätzt und der Wartungsfaktor entsprechend gewählt werden. Unter den Bedingungen, wie sie in allgemeinbildenden Unterrichtsstätten anzutreffen sind, ist überwiegend der Referenz-Wartungsfaktor von 0,80 anzusetzen. Bei individueller Bestimmung aufgrund objektspezifischer Daten können auch andere Wartungsfaktoren erreicht werden. In diesen Fällen sind die Voraussetzungen für deren Bestimmung zu dokumentieren (siehe Kapitel „Wartungsfaktor").

Bei starker Verstaubung, z. B. in Werkräumen oder extremen Wartungsbedingungen, z. B. in hohen Räumen mit erschwerter Zugänglichkeit zu den Leuchten (z. B. in hohen Hallen von Berufsbildungsstätten) ist von längeren Wartungsintervallen auszugehen. In diesen Fällen kann sogar ein Wartungsfaktor von bis zu 0,5 erforderlich sein, um die zulässigen Mindestwerte der Beleuchtungsstärke (Wartungswerte) nicht zu unterschreiten. Eine tageslichtabhängige Regelung auf einen Beleuchtungsstärke-Sollwert verringert den Energieaufwand, insbesondere zu Beginn des Wartungsintervalls.