DIPLOMARBEIT

Rationelle Elektroenergieanwendung für Beleuchtungsanlagen

vorgelegt von: Patrick Pählke 

an der HTWK Leipzig

23.01.2003

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung  ... 1

2 Ziele dieser Arbeit  ... 2

3 Grundlagen  ... 3

3.1 Wichtige Lichttechnische Größen ... 3

3.2 Präsenzmelder  ... 7
3.2.1 Funktionsprinzip des PIR–Melders  ... 8
3.2.2 Erfassungscharakteristik von PIR–Meldern  ... 9
3.2.3 Störquellen ... 10
3.2.4 Lichtmessung von Bewegungsmeldern  ... 11
3.2.4.1 Echte Tageslichtmessung ... 12
3.2.4.2 Mischlichtmessung  ... 13
3.2.4.3 Vergleich echte Tageslichtmessung – Mischlichtmessung  ... 14

3.3 Energieeinsparung in der Beleuchtungstechnik  ... 15
3.3.1 Energieeinsparung durch Tageslichtv 15
3.3.2 Energieeinsparung durch Kompensation des Planungsfaktors ... 15
3.3.3 Energieeinsparung durch effektive Leuchtmittel  ... 16
3.3.4 Energieeinsparung durch den Einsatz moderner Vorschaltgeräte ... 17
3.3.4.1 Dimmen von Leuchtstofflampen mittels 1-10 V Technologie  ... 18
3.3.4.2 Digitale Steuerung DALI  ... 19
3.3.4.3 Energieeinsparung durch Energie – Management –Systeme ... 20

3.4 Energiemanagement in der Beleuchtung  ... 22
3.4.1 Anforderungen an ein Energie-Management-Systemv 22
3.4.2 Funktion v 22
3.4.3 Amortisationszeitv 23
3.4.4 Wahrnehmung  ... 23
3.4.5 Zuverlässigkeit, Unterhalt und Service ... 24

3.5 Steuerung und Regelung des Kunstlichts v 25
3.5.1 Was ist eine Steuerung ... 25
3.5.2 Was ist eine Regelung  ... 26

3.6 Möglichkeiten zur Realisierung eines Beleuchtungskontrollsystems  ... 28
3.6.1 Konventionelle Installation  ... 28
3.6.1.1 Bestandteile der konventionellen Installation  ... 30
3.6.1.2 Vor und Nachteile einer konventionellen Installation v 30
3.6.2 EIB (Europäischer Installations- Bus)  ... 31
3.6.2.1 Was ist der EIB ?  ... 31
3.6.2.2 Vor- und Nachteile des EIB ... 34
3.6.3 SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung)  ... 35
3.6.3.1 Geschichte der SPS  ... 35
3.6.3.2 Was ist eine SPS ?  ... 35
3.6.3.3 Vor- und Nachteile einer SPS  ... 36

4 Lichtsteuerung in den Räumlichkeiten der HTWK-Leipzig  ... 37

4.1 Untersuchung ausgewählter Räumlichkeiten  ... 37
4.1.1 Nutzungszeit  ... 38
4.1.2 Energiepreis ... 38
4.1.3 Kosten der Umbauarbeiten  ... 39
4.1.4 Preise des Materials  ... 39
4.1.5 Einsatz der Präsenzmelder in den jeweiligen Räumen ... 40

4.2 Koburger Strasse  ... 41
4.2.1 Haus 2 – Neubau ... 41
4.2.1.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke  ... 44
4.2.1.2 Einsparung durch Umverdrahtung der Leuchtenbänder v 46
4.2.1.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung ... 49
4.2.1.4 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung ... 60
4.2.1.5 Einsparung durch Einsatz einer Zeitschaltuhr ... 65
4.2.2 Haus 1 – Altbau  ... 66
4.2.2.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke ... 67
4.2.2.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung ... 68
4.2.2.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung ... 72

4.3 Gustav–Freitag–Strasse  ... 74
4.3.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke  ... 76
4.3.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung ...  77
4.3.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung  ... 80

4.4 Eichendorfstrasse  ... 82
4.4.1 Energieeinsparung in den WC´s / Waschräumen  ... 83
4.4.2 Energieeinsparung in den Lager und Technikräumen  ... 84
4.4.3 Energieeinsparung auf den Fluren ... 84
4.4.4 Energieeinsparung in den Büros / Arbeitszimmern ... 85

5 Auswertung  ...  89

5.1 Vergleich der Investitionen in der Koburger Strasse  ... 90
5.1.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke  ... 90
5.1.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung  ... 91
5.1.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung ...  93
5.1.4 Vergleich der Einsparungsmöglichkeiten untereinander  ... 95

5.2 Vergleich der Investitionen in der Gustav-Freitag-Strasse  ... 97
5.2.1 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung ...  97
5.2.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung ...  98
5.2.3 Vergleich der Einsparungsmöglichkeiten untereinander  ... 99

5.3 Vergleich der Investitionen in der Eichendorfstrasse  ... 101

6 Zusammenfassung und Ausblick  ... 103

7 Abkürzungsverzeichnis  ... 106

8 Abbildungsverzeichnis ... 108

9 Tabellenverzeichnis  ... 110

10 Literaturverzeichnis ... 112

Anlagen
Erklärung
Thesen

1 Einleitung

Ein hoher Prozentsatz der heute genutzten Beleuchtungsanlagen entspricht nicht dem Stand der Technik und den Normen, so dass eine Sanierung sowohl aus Kostengründen als auch zur Qualitätssicherung anzuraten ist. Die Installation neuzeitlicher Beleuchtungssysteme verringert die Stromkosten und zwar mit Hilfe von Spiegelrasterleuchten, Dreibandenleuchtstofflampen mit elektronischen Vorschaltgeräten und durch die Nutzung eines Beleuchtungskontrollsystems (tageslichtabhängiges Schalten oder Dimmen, automatisches Abschalten mit Hilfe einer Zeitschaltuhr, Nutzung von Präsenzmeldern).

Veraltete Beleuchtungsanlagen in Betrieben, Hochschulen, Büros usw. werden selten als sanierungsbedürftig erkannt. Denn das Licht brennt, die Anlage funktioniert und alles scheint in Ordnung zu sein. Doch der Schein trügt. Aufgrund von Erhebungen weiß man, dass ein hoher Prozentsatz der Beleuchtungsanlagen nicht den Normen entspricht.

Neben den erhöhten Anforderungen an die Beleuchtungsqualität verlangt die Stromkostensenkung nach neuzeitlichen Lichtkonzepten und Leuchten. Die intensive Nutzung von Tageslicht spielt hierbei eine wichtige Rolle, denn Tageslicht hat den entscheidenden Vorteil, dass es nahezu unbegrenzt wie auch  kostenlos zur Verfügung steht. 

2 Ziele dieser Arbeit

Diese Arbeit versucht auf den folgenden Seiten aufzuzeigen, welche Möglichkeiten es gibt, in den Lehrgebäuden der HTWK Leipzig, insbesondere den Hörsälen und Seminarräumen, Elektroenergie bei der Beleuchtungssteuerung einzusparen.

Dabei wurden Einsatzbedingungen, Anschaffungs-, Installations-, und Betriebskosten der einzelnen Lichtsteuerungssysteme recherchiert und verglichen. An ausgewählten Beispielen (Büros, Hörsäle und Seminarräume der HTWK Leipzig) wurden die verschiedenen Kosteneinsparungsvarianten verglichen und in einer Nutzensrechnung nachvollzogen.

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