Tageslichtabhängige Regelung

Neben der Anwesenheits- bzw. Abwesenheitserfassung ergibt sich ein weiteres großes Energieeinsparpotential durch die Nutzung einer elektronischen Tageslichterfassung. Das Maß an Tageslicht, das zur Verfügung steht, muss nicht zusätzlich durch die künstliche Beleuchtung bereitgestellt werden. Das künstliche Licht kann also um die entsprechende Lichtmenge reduziert und bei ausreichend Tageslicht ausgeschaltet werden.

Schon in den 1980er Jahren wurde dieses Prinzip, vor allem in großen Beleuchtungsanlagen in Industrie- und Sporthallen, zur Einsparung der Beleuchtungsenergie angewendet. Vielfach kam dazu ein Schwellwertschalter zum Einsatz, der bei Erreichen voreinstellbarer Schwellwerte des Messwertes des verfügbaren Tageslichtes das künstliche Licht in drei Schaltgruppen zu- bzw. wegschaltete. Die heutige Technik erlaubt ein kontinuierliches Dimmen der Beleuchtung, so dass sich zusätzliches Einsparpotential durch exaktes Halten des geforderten, voreingestellten Beleuchtungsniveaus eröffnet.

Der Mehraufwand für tageslichtabhängig gedimmte Beleuchtungsanlagen ist dank moderner Technik heute in vielen Fällen ökologisch sinnvoll und wirtschaftlich lukrativ, und in weiteren zumindest vertretbar. Dennoch sollte eine Betrachtung des Einsparpotentials immer berücksichtigt werden:

  • Zunächst sollte durch den Einsatz effizienter Leuchteneine gute Beleuchtungsqualität bei minimierter Anschlussleistung realisiert werden.

  • Als nächstes ist zu prüfen, ob eine Anwesenheitserfassung sinnvoll ist. Ist in der betrachteten Anwendung bei Abwesenheit kein Restlichtniveau erforderlich, so können in der Regel nicht-dimmbare Leuchten eingesetzt werden.

  • Zuletzt ist zu prüfen, ob bei nach Abzug der abwesenheitsbedingten Ausschaltzeiten in der verbleibenden Betriebszeit die Dimmung der Anlage noch ein attraktives Einsparpotential der tageslichtabhängigen Dimmung bietet (siehe Abbildung).

Ggf. ist dann zu entscheiden, welche Funktionalitäten im Detail anzustreben sind.

Steuerung und Regelung

Abbildung 3.226:

Position des Lichtsensors

Definitionsgemäß ist der Begriff der Steuerung der Oberbegriff, welcher die Regelung mit einschließt. Die Regelung ist somit ein Sonderfall der Steuerung. Hier soll mit dem Begriff der Steuerung der Fall gemeint sein, dass keine Regelung vorliegt.

Bei der Tageslichtnutzung zur Reduzierung des Kunstlichtes kann zwischen zwei Prinzipien unterschieden werden,
der

  • tageslichtabhängigen Steuerung und der

  • tageslichtabhängigen Regelung.

Mit dem Begriff

  • der Steuerung (siehe Fußnote) ist gemeint, dass die Menge des verfügbaren Tageslichtes an möglichst geeigneter Stellle gemessen wird, um daraus die zusätzlich erforderliche Menge des Kunstlichts zu ermitteln, die mittels der elektrischen Beleuchtungsanlage erzeugt werden muss, um den Bereich der Sehaufgabe ausreichend mit Licht zu versorgen (siehe Abbildung a),

  • der Regelung ist gemeint, dass im Bereich der Sehaufgabe die Summe des dort auftreffenden Tageslichtes und Kunstlichtes gemessen wird. Sobald das Tageslicht nicht ausreicht, um die im Bereich der Sehaufgabe erforderliche Beleuchtungsstärke bereitzustellen, wird mit künstlichem Licht ergänzt. Dazu befindet sich der Erfassungsbereich des Sensors im Bereich der Sehaufgabe. Die künstliche Beleuchtung wird von dem Steuergerät so nachgeführt, dass die gemessene Beleuchtungsstärke konstant auf dem erforderlichen Niveau, dem sogenannten Sollwert, gehalten wird (siehe Abbildung b).

In den Anwendungen der Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen hat sich die Regelung als in den meisten Fällen überlegene und verlässlichere Prinzip herausgestellt. Die Steuerung ist hingegen schwierig. Die Schwierigkeit liegt darin, dass die Abhängigkeit der im Bereich der Sehaufgabe verfügbaren Menge des Tageslichts von derjenigen am außerhalb des Sehbereiches liegenden Messpunktes in der Regel schwer zu ermitteln ist. Gründe hierfür sind:

  • Die Messung des Tageslichtes muss in der Regel außerhalb des künstlich beleuchteten Raumes erfolgen, um die Messung nicht durch Anteile des Kunstlichtes zu verfälschen.

  • Die unterschiedliche Wirkung des Einfalls von direktem (bei Sonnenschein) und diffusem (bei Bewölkung) Tageslicht.

  • Der Tageslichteinfall variiert tages- und jahreszeitlich in hohem Maße.

  • Der Einfluss von Beschattungseinrichtungen ist rechnerisch
    schwierig zu berücksichtigen.

Die Einflüsse, die bei der Steuerung zusätzlich zu erfassen und einzukalkulieren wären, sind im Fall der Regelung im Messwert enthalten.

Um eine verlässliche Regelung der Beleuchtung sicherzustellen ist andererseits erforderlich, dass

  • die Messfläche im Bereich der Sehaufgabe liegt,

  • ein genügend hoher Reflexionsgrad im Bereich der Sehaufgabe vorliegt,

  • der Bereich der Sehaufgabe diffus reflektiert,

  • die Messfläche unter dem Sensor genügend groß und dort die mittlere Reflexion zeitlich konstant ist und

  • in der Messfläche keine zu großen Störungen durch Fremdlicht auftreten.

Abbildung 3.227: Der Erfassungsbereich eines Lichtsensors für die tageslichtabhängige Regelung. Störungen durch mit Fremdlicht hell beschienenen Flächen im Erfassungsbereich sollen vermieden werden.

Dies ist durch eine geeignete Positionierung des Sensors in der Regel mit geringem Aufwand zu realisieren.

Als störendes Fremdlicht können in der Praxis Reflexionen heller, tageslichtbeschienener Flächen im Erfassungsbereich des Sensors (siehe Abbildung) aber z. B. auch ein indirekt abgestrahlter Lichtstromanteil abgehängter Leuchten wirken.