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Tageslicht: Beleuchtung von Arbeitsstätten: Natürliche Beleuchtung
   
 

Die neue BGI/GUV-I 7007:
Tageslicht am Arbeitsplatz - leistungsfördernd und gesund

Die im Frühjahr 2009 erschienene BGI/GUV-I 7007 "Tageslicht am Arbeitsplatz" bietet dem Unternehmer eine Hilfestellung zur Planung der Beleuchtung von Arbeitsplätzen mit Tageslicht. Diese Informationsbroschüre gibt Antworten, wie die Forderungen der Arbeitsstättenverordnung nach ausreichendem Tageslicht und der nachgeordneten Technischen Regel für Arbeitsstätten ASR A3.4 "Beleuchtung" erfüllt werden können. So gibt sie z. B. auf folgende Fragen Antworten:

- Was ist Tageslicht?
- Warum ist Tageslicht wichtig?
- Was sagt der Gesetzgeber?
- Was bedeutet möglichst ausreichendes Tageslicht?
- Welche Beleuchtungsstärken werden durch Fenster und Dachoberlichter erreicht?
- Welchen Einfluss haben bauliche Bedingungen auf den Tageslichteinfall?
- Was ist zu beachten, damit Tageslicht die Mitarbeiter nicht stört?
- Warum ist die Sichtverbindung nach außen wichtig?
- Wann sollten Fenster, wann Dachoberlichter verwendet werden?
- Spart Tageslicht Energiekosten?

Diese und viele weitere wichtige Fragen beantwortet diese neue Handlungshilfe und ergänzt so die ASR A3.4 Beleuchtung mit Ausführungsbeispielen und Anwendungsbeschreibungen. Auf einige besonders wichtige Punkte und ein paar zusätzliche Fragen wollen wir hier ausführlicher eingehen.

Warum ist Tageslicht wichtig?
Der Mensch ist entwicklungsgeschichtlich an das Tageslicht und den Rhythmus von Tag und Nacht angepasst. Das über das Auge einfallende Tageslicht sorgt für Informationen, die der Körper zu seiner Regulation benötigt. Licht beeinflusst den menschlichen Hormonhaushalt und synchronisiert die innere Uhr des Menschen. Die physische und psychische Verfassung des Menschen und seine Leistungsfähigkeit werden durch Licht beeinflusst.
Wo immer möglich, sollten deshalb Arbeitsplätze mit Tageslicht beleuchtet werden. Nur das Tageslicht weist Qualitätsmerkmale auf, die in ihrer Gesamtheit durch künstliche Beleuchtung nicht erreichbar sind. Um die positive Wirkung auszuschöpfen, sollten auch andere Räume z. B. Pausenräume mit einem hohen Tageslichtanteil beleuchtet werden. Tageslicht kann bei richtiger Anwendung auch helfen Energiekosten einzusparen.
Außerdem ist eine ausreichende Sichtverbindung nach außen wichtig. Es ist nicht nur das Licht, sondern die mit dem Blick nach außen verbundenen Informationen, die maßgebend für das menschliche Befinden sind.

Licht und Gesundheit
Das Licht am Arbeitsplatz beeinflusst nicht nur das Sehvermögen, z. B. Gewährleistung einer ausreichenden Sehleistung, und die Psyche, z. B. das Wohlbefinden, die Steigerung der Motivation und des Leistungsvermögens der Beschäftigten, es führt darüber hinaus zu so genannten nicht-visuellen Effekten, z. B.
- Beeinflussung der biologischen Uhr (circadianer (tageszeitlichen)
   und circannualer (jahreszeitlichen) Rhythmus des Menschen),
- Hormonausschüttung.

Damit trägt das Licht in hohem Maße dazu bei, Ermüdungen bei den Beschäftigten zu vermeiden und ihre Vigilanz (Aufmerksamkeitssniveau) aufrecht zu halten. Insbesondere das über das Auge einfallende Tageslicht zusammen mit der Sichtverbindung nach außen sorgt für Informationen, die der Körper zu seiner Regulation benötigt.

Was bedeutet möglichst ausreichendes Tageslicht?
Arbeitsstätten müssen möglichst ausreichend Tageslicht erhalten. Dies wird z. B. erreicht, wenn je nach Anforderung der Sehaufgabe ein Verhältnis von lichtdurchlässiger Fenster-, Tür- oder Wandfläche bzw. Oberlichtfläche zur Raumgrundfläche von mindestens 1 : 10 (entspricht ca. 1 : 8 Rohbaumaße), für höhere Anforderungen bis 1 : 5 eingehalten ist. Bei der Beleuchtung durch Fenster-, Tür- oder Wandflächen gelten diese Werte für übliche Abmessungen der Räume mit einem Verhältnis von Raumbreite zur Raumtiefe von bis zu 1 : 2 bis einer maximalen Raumtiefe von 6 m.

Kurz gefaßt bedeutet dies:
Für Räume, die durch Dachoberlichter beleuchtet werden sollen, ist ein Anteil von mindestens 8 % an der Dachfläche (besser 10 %) in Form von Dachoberlichtern vorzusehen.
Zur Erfüllung höherer Sehanforderungen kann diese Zahl von 15 bis auf 20 % erhöht werden, wenn gleichzeitig Sonnenschutzmaßnahmen mit eingeplant werden.


In der Tabelle „Notwendiger Anteil der lichtdurchlässigen Fläche“ nach BGI/GUV-I 7007 haben wir den Zusammenhang zwischen Fenster- bzw. Dachoberlichtfläche und Beleuchtungsstärke für ausgewählte Nutzungen zusammengestellt.

Bei Kombinationen aus Beleuchtung durch Fenster und durch Dachoberlichter können Fenster- und Oberlichtflächen addiert werden. Wandöffnungen wirken lichttechnisch nur bis in eine begrenzte Raumtiefe. Die restliche, tiefere Raumfläche ist dann durch Oberlichter oder auch schon am Tage durch ergänzende künstliche Beleuchtung auszuleuchten. Bei der Beleuchtung durch Oberlichter sind mehrere kleine Lichteintrittsflächen wenigen großen vorzuziehen.
Der Tageslichteinfall ist außer von der Größe und Lage der Fenster und Dachoberlichter abhängig z. B. von der Raumtiefe, vom Transmissionsgrad (Lichtdurchlässigkeit) der Verglasung, von der Versprossung und der Verschmutzung der Fenster, der Gestaltung der Fassade, der Abschattungen durch bauliche Einrichtungen, Sonnenschutzvorrichtungen, Gebäude oder Bäume.

Arbeitsplätze sollen unter Berücksichtigung der Sehaufgabe möglichst fensternah angeordnet werden. Dabei sind bei bestimmten Tätigkeiten, z. B. an Bildschirmarbeitsplätzen, Störwirkungen durch das Tageslicht zu berücksichtigen.

Gütemerkmale für die natürliche Beleuchtung
Für die Sicherheit und die Gesundheit sind die folgenden Gütemerkmale der natürlichen Beleuchtung von Bedeutung:
- Beleuchtungsniveau,
- Sichtverbindung nach außen,
- Sonnenschutz zur Begrenzung der Blendung und der Wärmeeinstrahlung,
- Lichtfarbe und Farbwirkungen.

Welche Konzepte gibt es zur Beleuchtung von Arbeitsstätten?
Für die Beleuchtung von Arbeitsstätten sind Mindestbeleuchtungsstärken erforderlich. Der praxisorientierte Ansatz dieser Regel berücksichtigt, dass in Bereichen, in denen gearbeitet wird (Arbeitsbereiche), höhere Werte erforderlich sind, als für Bereiche, die anders genutzt werden.
Deshalb ist es in vielen Fällen sinnvoll und ökonomisch, die unterschiedlichen Bereiche gesondert zu klassifizieren und dementsprechend zu beleuchten, also das entsprechende Beleuchtungskonzept zu wählen, um sowohl den Anforderungen an die Beleuchtung gerecht zu werden, aber auch den technischen und energetischen Aufwand gering zu halten. Mehr Informationen zu Beleuchtungskonzepten gibt es hier.

Welche Beleuchtungsstärken werden durch Fenster und Dachoberlichter erreicht?
Die Beleuchtungsstärke geht im Verlaufe des Betriebes einer Beleuchtungsanlage aufgrund der Alterung bzw. Verschmutzung von Lampen, Leuchten und des Raumes zurück. Daher muss bei der Planung der Beleuchtungsanlage von einem höheren mittleren Beleuchtungsstärkewert (Planungswert) ausgegangen werden. Dieser Wert ergibt sich aus dem Wartungswert der Beleuchtungsstärke und dem Wartungsfaktor, den der Lichtplaner unter Berücksichtigung des Alterung bzw. der Verschmutzung von Lampen, Leuchten und des Raumes festzulegen hat.

Was ist zu beachten bei der Kombination von natürlichem und künstlichem Licht?
An den Randstunden besonders dunkler Tage und bei Mehrschichtbetrieb wird das natürliche Tageslicht an allen Tagesstunden allein nicht zur Beleuchtung der Arbeitsplätze ausreichen.

Bei nur durch Fenster beleuchteten Räumen mit größerer Raumtiefe ist das Zuschalten von Kunstlicht (Tageslichtergänzungsbeleuchtung) für die hinteren Raumflächen auch an helleren Tagesstunden erforderlich. Eine Überlagerung von Kunst- und Tageslichtbeleuchtung ist nicht zu beanstanden. Der früher befürchtete Zwielichteffekt ist in der Praxis als nicht bedenklich festgestellt worden. Zur Senkung der Energiekosten sollte das Kunstlicht aber möglichst nur dort und in dem Maße lokal zugeschaltet werden, wo es das nachlassende Tageslicht ergänzen soll.

Durch dauerhaft installierte, preiswerte Steuerungssysteme (Sensoren) kann das Zuschalten des Kunstlichts automatisch geregelt werden. Aber auch die manuelle Steuerung durch die Mitarbeiter selbst kann durchaus sinnvoll sein. Denn vollautomatische Regelungssysteme ohne manuelle Eingriffsmöglichkeiten werden in der Praxis nicht immer akzeptiert.

Es hat sich in einigen Betrieben bewährt, dass in den Arbeitsräumen das Kunstlicht in den geplanten Pausenzeiten weitgehend automatisch zurückgeschaltet wird. Reicht den aus der Pause zurückkehrenden Mitarbeitern dann die vorhandene Tageslichtausleuchtung am Arbeitsplatz nicht aus, können sie dort individuell die künstliche Beleuchtung zuschalten. Dies senkt die Energiekosten und erlaubt dem einzelnen Mitarbeiter gleichzeitig das Schaffen einer eigenen Arbeitsplatzatmosphäre.

Warum ist die Sichtverbindung nach außen wichtig?
Die Notwendigkeit einer optischen Verbindung zur Außenwelt ist bei uns schon lange anerkannt, sodass die "Sichtverbindung nach außen" die Gestaltung von Arbeitsstätten in erheblichem Maße beeinflusst hat. Die Sichtverbindung nach außen unterstützt das Wohlbefinden und verhindert das Gefühl der Eingeschlossenheit und den so genannten "Bunkereffekt". Wenn auch die aktuelle Arbeitsstättenverordnung die "Sichtverbindung nach außen" nicht mehr explizit fordert, ist sie dennoch so sinnvoll, dass auf sie nicht verzichtet werden sollte. In Arbeitsstätten, Pausen-, Bereitschafts-, Liege- und Sanitärräume soll daher eine Sichtverbindung nach außen gewährleistet sein.

Die Sichtverbindung nach außen soll in Augenhöhe durch verzerrungsfrei durchsichtige Verglasungen von Fenstern oder Türen möglich sein.
Die nutzbare Einzelfläche einer Sichtverbindung

  • von 1,25 m² bei einer Raumtiefe bis 6,0 m und

  • von 1,50 m² bei einer Raumtiefe von mehr als 6,0 m
    sollte nicht unterschritten werden. Die Abmessung der einzelnen Öffnung sollte dabei mindestens 1,25 m (Höhe) und 1,00 m (Breite) betragen.


  • Als Gesamtfläche für den Sichtkontakt ist anzustreben
  • bis 600 m² Raumfläche: mind. 1/10 der Raumfläche,
  • für Raumflächen, die über diese 600 m² hinausgehen: mind. 1/100 der darüber hinausgehenden Fläche.

  • Die zum Sichtkontakt genutzten Flächen dürfen bei der Ermittlung der notwendigen Flächen für die Raumbeleuchtung mit Tageslicht angerechnet werden, sofern sie zur Beleuchtung geeignet sind. Durchscheinende Flächen, z. B. aus Strukturglas, oder Glasbausteinen, reichen als Sichtverbindung nach außen nicht aus.

    Sonnenschutzvorrichtungen zur Begrenzung der Blendung und der Wärmeeinstrahlung

    In Räumen mit Arbeitplätzen müssen an Fenster-, Tür- oder Wandflächen, die besonnt werden können - in Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen generell - Sonnenschutzvorrichtungen zum Schutz vor störenden Blendungen und Reflexionen durch die Sonne, den Himmel und besonnte Flächen vorhanden sein.
    Vor übermäßiger Aufheizung der Räume durch Sonnenstrahlung schützen außenliegende Sonnenschutzvorrichtungen am wirksamsten.
    Als Sonnenschutzvorrichtungen zur Begrenzung der Blendung und/oder der Wärmeeinstrahlung können z. B. Jalousien, Lamellenstores, Rollos, und lichtlenkende Bauelemente oder Sonnenschutzgläser dienen.

     

    Lichtfarbe und Farbwirkungen
    Für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen mit Tageslicht sollen farbneutrale Verglasungsmaterialien verwendet werden. Damit wird eine Veränderung des Tageslichtspektrums vermieden und die positive Wirkung des Tageslichtes erhalten. Bei Tageslichtergänzungsbeleuchtungen durch künstliches Licht werden Lampen mit einer ähnlichsten Farbtemperatur von 4000 K empfohlen.

     

    Im Unterschied zu farbneutralen Gläsern (links) filtern Sonnenschutzgläser aus selektiven Materialien (rechts) bestimmte Spektralbereiche der sichtbaren Sonnenstrahlung aus und verfälschen dadurch die natürliche Farbe und Erkennbarkeit von Gegenständen (Mitte).   

     

     

     

     

     

     

     

     

    Spart Tageslicht Energiekosten?
    Bei einer Gesamtenergiebetrachtung müssen alle technischen Einrichtungen berücksichtigt werden. Dazu zählen u. a.

    • die Aufwendungen für die Beleuchtung durch Tageslicht,
    • die Reduzierung der Brennstunden des Kunstlichtes (Einsparungen des direkten Verbrauchs, bei Verschleiß und Wartung),
    • die Berücksichtigung der Lüftung,
    • die Nutzung als Entrauchung im Brandfall,
    • Solareffekte,
    • und nicht zuletzt die CO2-Reduzierung durch Verringerung des Energiebedarfes.

    Die nachfolgende Betrachtung der Investitions- und Betriebskosten beschränkt sich auf den Vergleich der Kosten der Beleuchtungsanlage mit Tageslicht und Kunstlicht am Beispiel einer typischen Industriehalle mit Dachoberlichtern.

    Die Berechnung setzt sich aus folgenden Faktoren zusammen:

    • Investitionskosten der Beleuchtungsanlage
    • Investitionskosten der Dachoberlichter
    • Wechselkosten der Leuchtmittel
    • Wartungs- und Betriebskosten
    • Stromkosten

    In Industriebetrieben kann zum Teil von einem Mehrschichtbetrieb ausgegangen werden. Da nicht an allen Arbeitsstagen und nicht zu allen Arbeitszeiten ausreichendes Tageslicht zur Verfügung steht, ist die künstliche Beleuchtung als Ergänzungsbeleuchtung zum Tageslicht anzusehen.

    Der rein betriebswirtschaftliche Nutzen der Tageslichtelemente kann festgestellt werden, wenn sich der Einbau der Dachoberlichter innerhalb einer angemessener Zeit amortisiert.
    Zusätzlich spielen aber die folgenden Nutzenvorteile eine tragende Rolle:

    • Erfüllung der Sehaufgaben,
    • Vermeidung von Unfallgefahren und arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren,
    • Vermeidung der Ermüdung,
    • Steigerung des Wohlbefindens und
    • Steigerung der Leistungsbereitschaft.