Die bayerische Gemeinde Oberhaid wollte es genau wissen und startete 2009 zusammen mit dem Leuchtenhersteller Lichtwerk und Hager ein Pilotprojekt, das in den Klassenräumen der örtlichen Grund- und Hauptschule die Einsparpotenziale eines intelligenten Beleuchtungskonzepts exakt ermittelte. Dazu wurde in einem Klassenraum ein modernes Beleuchtungssystem installiert und dessen Verbrauch mit den Verbrauchswerten der bestehenden Altanlage verglichen – mit in jeder Beziehung beeindruckenden Ergebnissen. Die Ausgangssituation war mehr als unbefriedigend: Spätestens 30 Minuten nach dem Einschalten fingen die alten 58-W-T8-Freistrahler in den Klassenzimmern laut an zu brummen und beeinträchtigten so den Unterricht.
Da die Technik der Beleuchtungsanlage fast 40 Jahre alt war, erwies sich eine Instandsetzung defekter Teile als nahezu unmöglich und eine Sanierung der Lichtanlage damit als unabdingbar. Die Gemeinde Oberhaid nahm diese Notwendigkeit zum Anlass, einen Feldversuch zu starten. Als Partner wählte die Gemeinde den Spezialisten für Objektbeleuchtung Lichtwerk sowie Hager. Die Projektbeschreibung umfasste zum einen die Sanierung der Lichtanlage in einem Klassenzimmer mit moderner Beleuchtungstechnik. Zum anderen sollten alle relevanten Anlagenwerte der Neuinstallation für den Zeitraum eines Jahres erfasst und dokumentiert werden. Die gesammelten Daten wurden anschließend mit den Anlagenwerten der alten Beleuchtung verglichen, die parallel erfasst wurden. Als Mess- und Auswertungssystem kam die Tebis-KNX-Visualisierung von Hager zum Einsatz.
Um verlässliche Vergleichswerte zu erlangen, wurden die zu überwachenden Klassenzimmer nach strengen Kriterien ausgewählt: Beide Säle besaßen eine identische Raumgeometrie, sie waren innerhalb des Gebäudes beide nach Osten ausgerichtet und sie wurden im Untersuchungszeitraum nahezu identisch genutzt. Außerdem achtete man darauf, dass in beiden Fällen keine störenden Einflüsse durch Umgebungsverbauungen vorlagen, die beispielsweise durch Schattenwurf den Einfall von Tageslicht beeinflussten.
Lichttechnisch war die Installation einer energieeffizienten Beleuchtungsanlage nach aktuellem Stand hinsichtlich Technik, Gesetzgebung und Normung gefordert. Diese sollte einfach zu bedienen sein und sich den Anforderungen flexibel anpassen lassen. Die intelligente Regelung der Beleuchtung sollte das Tageslicht differenziert nach Raumtiefe erfassen sowie Bewegungen im Raum registrieren und so das Einsparpotenzial maximieren. Neben diesen automatischen Steuerungsfunktionen sollten auch manuelle Eingriffe möglich sein.
Um eine optimale Ausleuchtung zu erzielen, wurden im Klassenzimmer zwei 49-W-Lichtbänder mit T5-Röhren am Fenster und in der Raummitte installiert. Die einzelnen Leuchten sind mit dimmfähigen elektronischen Dali-Vorschaltgeräten und einer automatischen Tageslichtregelung ausgestattet. Das bedeutet für die praktische Anwendung: Nachdem der Lehrer die Beleuchtung eingeschaltet hat, regelt sich die Leuchtstärke selbsttätig je nach einfallendem Tageslicht. Zudem schaltet eine Präsenzdetektion die Beleuchtung an und ab, je nachdem, ob der Raum belegt ist oder nicht. Als Konstantlichtregelung kamen hierbei Osram QT-P Dali EVG in jeder Leuchte und das Multi-3-Steuergerät mit zugehörigen Licht/Präsenz-Kombidetektoren zum Einsatz, die unauffällig in die Leuchtbänder integriert sind. Für manuelle Eingriffe ist pro Lichtband ein separater Taster sowie ein zentraler Hauptschalter mit Kontrolllicht installiert, der verhindert, dass die Steuerung bei ausgeschalteter Beleuchtung im Stand-by-Modus Strom verbraucht. Außerdem ist eine zusätzliche Tafelbeleuchtung mit Wandflutern ohne Dimmung realisiert, die am Lehrerpult ausschließlich manuell an- und abgeschaltet werden kann.
Die Altbeleuchtung im Vergleichsraum verfügt ebenfalls über zwei Lichtbänder, bei denen es sich um freibrennende Langfeld-Neonleuchten mit einer Leistung von jeweils 58 W handelt. Eine automatische Steuerung ist nicht vorhanden – die Leuchten können lediglich über Serienschalter getrennt ein- und ausgeschaltet werden. Eine Tafelbeleuchtung existiert nicht.
Die Aufnahme der Messwerte erfolgte über die KNX-Visualisierung mit Hilfe eines PCs. In einem Nebenzimmer wurde dazu ein Verteiler montiert, der die KNX-Installation beherbergt. Diese setzt sich zusammen aus einem Netzteil, einem 6-fach- sowie einem 2-fach-Binäreingang und einer RS232-KNX-Schnittstelle zur Anbindung des Rechners. Zur Erfassung der Verbrauchswerte kamen zwei konventionelle Hager-Energiezähler mit Impulsausgang zum Einsatz. Ein Energie-Impuls entsprach einer Leistung von 100 Watt-Stunden. Die Impulse wurden über die KNX-Binäreingänge auf den BUS „gebracht“, sodass die rechnergestützte Visualisierung über die Schnittstelle darauf zugreifen konnte. Erfasst wurden die Energiewerte der Alt- und der Neuanlage sowie die Ein- und Ausschaltzeitpunkte aller Beleuchtungskomponenten. Bei der Altanlag e waren dies die Lichtbänder „Fenster“ sowie „Raummitte“; bei der Neuanlage zusätzlich die Schaltzeitpunkte der Tafelbeleuchtung.
Schnell zeigten sich überraschende Ergebnisse: So schalteten die Nutzer bei der Altanlage beide Lichtbänder in der Regel nicht separat. Und bei der Neuanlage spiegelte das manuelle Schalten der nicht in die Regelung eingebundenen Tafelbeleuchtung die Betriebszeiten der Altanlage exakt wider. Positiv: Die Nutzer akzeptierten die automatische Steuerung der Lichtbänder in der Neuanlage und griffen in der Regel nicht manuell ein – so konnten beträchtliche Einsparpotenziale erschlossen werden. Konkrete Zahlen lieferte exemplarisch ein Vergleich des Energiebedarfs im Oktober 2009: Während die Altanlage 82,8 kWh verbrauchte, waren es bei der Neuanlage lediglich 34,6 kWh.
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Resümee
Hochgerechnet auf ein Jahr ermöglicht die Neuanlage eine Energieeinsparung von rund 50 Prozent, verbunden mit einem Rückgang an CO 2-Emissionen und einer erheblichen Kostenreduzierung. Das größte Einsparpotenzial ist auf die Konstantlichtregelung zurückzuführen. Daneben erhöht die vollautomatische Steuerung den Bedienkomfort.
