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. 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.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Ziele dieser Arbeit
3 Grundlagen
3.1 Wichtige Lichttechnische Größen
3.2 Präsenzmelder
3.2.1 Funktionsprinzip des PIR–Melders
3.2.2 Erfassungscharakteristik von PIR–Meldern
3.2.3 Störquellen
3.2.4 Lichtmessung von Bewegungsmeldern
3.2.4.1 Echte Tageslichtmessung
3.2.4.2 Mischlichtmessung
3.2.4.3 Vergleich echte Tageslichtmessung – Mischlichtmessung
3.3 Energieeinsparung in der Beleuchtungstechnik
3.3.1 Energieeinsparung durch Tageslicht
3.3.2 Energieeinsparung durch Kompensation des Planungsfaktors
3.3.3 Energieeinsparung durch effektive Leuchtmittel
3.3.4 Energieeinsparung durch den Einsatz moderner Vorschaltgeräte
3.3.4.1 Dimmen von Leuchtstofflampen mittels 1-10 V Technologie
3.3.4.2 Digitale Steuerung DALI
3.3.4.3 Energieeinsparung durch Energie – Management –Systeme
3.4 Energiemanagement in der Beleuchtung
3.4.1 Anforderungen an ein Energie-Management-System
3.4.2 Funktion
3.4.3 Amortisationszeit
3.4.4 Wahrnehmung
3.4.5 Zuverlässigkeit, Unterhalt und Service
3.5 Steuerung und Regelung des Kunstlichts
3.5.1 Was ist eine Steuerung
3.5.2 Was ist eine Regelung
3.6 Möglichkeiten zur Realisierung eines Beleuchtungskontrollsystems
3.6.1 Konventionelle Installation
3.6.1.1 Bestandteile der konventionellen Installation
3.6.1.2 Vor und Nachteile einer konventionellen Installation
3.6.2 EIB (Europäischer Installations- Bus)
3.6.2.1 Was ist der EIB ?
3.6.2.2 Vor- und Nachteile des EIB
3.6.3 SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung)
3.6.3.1 Geschichte der SPS
3.6.3.2 Was ist eine SPS ?
3.6.3.2 Vor- und Nachteile einer SPS
4 Lichtsteuerung in den Räumlichkeiten der HTWK-Leipzig
4.1 Untersuchung ausgewählter Räumlichkeiten
4.1.1 Nutzungszeit
4.1.2 Energiepreis
4.1.3 Kosten der Umbauarbeiten
4.1.4 Preise des Materials
4.1.5 Einsatz der Präsenzmelder in den jeweiligen Räumen
4.2 Koburger Strasse
4.2.1 Haus 2 – Neubau
4.2.1.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke
4.2.1.2 Einsparung durch Umverdrahtung der Leuchtenbänder
4.2.1.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung
4.2.1.4 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung
4.2.1.5 Einsparung durch Einsatz einer Zeitschaltuhr
4.2.2 Haus 1 – Altbau
4.2.2.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke
4.2.2.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung
4.2.2.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung
4.3 Gustav–Freitag–Strasse
4.3.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke
4.3.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung
4.3.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung
4.4 Eichendorfstrasse
4.4.1 Energieeinsparung in den WC´s / Waschräumen
4.4.2 Energieeinsparung in den Lager und Technikräumen
4.4.3 Energieeinsparung auf den Fluren
4.4.4 Energieeinsparung in den Büros / Arbeitszimmern
5 Auswertung
5.1 Vergleich der Investitionen in der Koburger Strasse
5.1.1 Einsparung durch normgerechte Beleuchtungsstärke
5.1.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung
5.1.3 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung
5.1.4 Vergleich der Einsparungsmöglichkeiten untereinander
5.2 Vergleich der Investitionen in der Gustav-Freitag-Strasse
5.2.1 Einsparung durch tageslichtabhängiges Schalten der Beleuchtung
5.2.2 Einsparung durch tageslichtabhängiges Dimmen der Beleuchtung
5.2.3 Vergleich der Einsparungsmöglichkeiten untereinander
5.3 Vergleich der Investitionen in der Eichendorfstrasse
6 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung von Möglichkeiten zur rationellen Energieanwendung in Beleuchtungsanlagen der HTWK Leipzig, um Elektroenergiekosten nachhaltig zu senken. Die Arbeit analysiert dabei verschiedene technische Steuerungssysteme und deren wirtschaftliche Umsetzbarkeit in unterschiedlichen Gebäudetypen der Hochschule.
- Analyse und Vergleich verschiedener Lichtsteuerungssysteme (konventionell, EIB, SPS).
- Wirtschaftlichkeitsanalyse (Kosten-Nutzen-Rechnung) für spezifische Lehrgebäude.
- Untersuchung von Einsparpotenzialen durch tageslichtabhängiges Schalten und Dimmen.
- Bewertung von Präsenzmeldern zur bedarfsgerechten Beleuchtungssteuerung.
- Entwicklung von konkreten Sanierungsvorschlägen für Hörsäle, Seminarräume und Büros.
Auszug aus dem Buch
3.2.4.1 Echte Tageslichtmessung
Tageslicht besteht nicht nur aus sichtbarem Licht, sondern besitzt auch Anteile von Ultraviolett und Infrarot. Die echte Tageslichtmessung unterdrückt das sichtbare Licht durch spektrale Filterung und bewertet nur Bestandteile im nahen Infrarotbereich, welcher sich unmittelbar an den sichtbaren Bereich anschließt. Auf diese Weise wird das eingeschaltete Kunstlicht „unsichtbar“ und beeinflusst die Tageslichtmessung nicht. Somit erkennt der Melder jederzeit, ob genügend Tageslicht zur Verfügung steht oder nicht und kann so das Kunstlicht ohne Fehler schalten.
Der Vorteil der echten Tageslichtmessung besteht darin, dass direkter Kunstlichteinfall auf den Melder die Messung nicht beeinflusst. Während sich konventionelle Lichtsensoren bei indirekter Beleuchtung nur sehr eingeschränkt platzieren lassen, ist bei der echten Tageslichtmessung nur darauf zu achten, dass die Helligkeit am Montageort die gewünschte Beleuchtungsstärke nicht überschreitet. Die verwendeten Lampen dürfen kein Licht im nahen Infrarotbereich aufweisen. Deshalb sind Fluoreszenzlampen besonders geeignet. Glüh- und Halogenlampen hingegen verfälschen die Messwerte, weil sie häufig Anteile von infrarotem Licht ausstrahlen. /33/
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit erläutert, warum viele Beleuchtungsanlagen nicht dem Stand der Technik entsprechen und stellt das Potenzial zur Energieeinsparung durch moderne Steuerungssysteme vor.
2 Ziele dieser Arbeit: Es wird definiert, dass die Arbeit Möglichkeiten aufzeigt, durch Lichtsteuerung Elektroenergie an der HTWK Leipzig zu sparen und verschiedene Kosteneinsparungsvarianten in einer Nutzensrechnung vergleicht.
3 Grundlagen: Dieses Kapitel vermittelt theoretisches Wissen zu lichttechnischen Größen, zur Funktionsweise von Präsenzmeldern, zur Energieeinsparung sowie zu verschiedenen Installations- und Steuerungstechniken.
4 Lichtsteuerung in den Räumlichkeiten der HTWK-Leipzig: Hier werden die Untersuchungsmethodik sowie die konkreten, objektbezogenen Analysen der verschiedenen Standorte und deren Einsparpotenziale detailliert dargestellt.
5 Auswertung: Die verschiedenen Einsparungsvarianten werden kostenmäßig verglichen, um fundierte Entscheidungen über die wirtschaftliche Sinnhaftigkeit der jeweiligen Umbaumaßnahmen zu treffen.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Der Autor resümiert die Ergebnisse und gibt Empfehlungen zur praktischen Umsetzung der Sanierungsvorhaben unter Berücksichtigung der Amortisationszeiten.
Schlüsselwörter
Beleuchtungsanlage, Energieeinsparung, Lichtsteuerung, Tageslichtnutzung, Präsenzmelder, Kosteneffizienz, Amortisationszeit, HTWK Leipzig, Gebäudeautomation, Beleuchtungsstärke, Energie-Management-System, Leuchtstofflampen, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Elektroenergie, Lichtmanagement
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Energieverbrauchs von Beleuchtungsanlagen in verschiedenen Hochschulgebäuden der HTWK Leipzig durch den Einsatz moderner Steuerungstechnik.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zu den zentralen Themen gehören die theoretischen Grundlagen der Lichttechnik, die Analyse verschiedener Steuerungssysteme (EIB, SPS, konventionell) und die detaillierte Kosten-Nutzen-Analyse für spezifische Gebäudetypen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es, aufzuzeigen, wie durch eine tageslichtabhängige und präsenzbasierte Beleuchtungssteuerung Elektroenergiekosten gesenkt werden können, wobei eine Amortisation der Investitionen angestrebt wird.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Der Autor führt eine Bestandsaufnahme, Messungen der Beleuchtungsstärken und Tageslichtquotienten durch und nutzt diese Daten für eine wirtschaftliche Nutzensrechnung (ROI-Berechnung).
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen der Lichtmessung und Steuerung sowie die standortspezifischen Untersuchungen der Gebäude in der Koburger Straße, Gustav-Freitag-Straße und Eichendorfstraße.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Beleuchtungsanlage, Energieeinsparung, Präsenzmelder, Amortisationszeit, Lichtsteuerung und HTWK Leipzig.
Warum wird von Zeitschaltuhren in bestimmten Gebäudeteilen abgeraten?
Der Autor rät davon ab, da die tatsächliche Nutzung der Räume (z.B. durch Studenten in Freistunden) oft nicht mit starren Schaltzeiten übereinstimmt, was zu unkomfortablen Bedingungen führen würde.
Welchen Einfluss hat der Tageslichtquotient auf die Ergebnisse?
Er ist ein entscheidender Parameter: Räume mit hohem Tageslichtquotienten ermöglichen hohe Einsparungen durch Steuerung, während sich bei sehr niedrigen Werten eine Investition in komplexe Steuerungstechnik oft nicht amortisiert.
- Quote paper
- Patrick Pählke (Author), 2003, Rationelle Elektroenergieanwendung für Beleuchtungsanlagen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/18008
