Arbeitshilfe für die öffentliche Bauverwaltung zur Bewertung von LED-Beleuchtungsanlagen

Die öffentliche Bauverwaltung ist angehalten, sich bei allen Bauvorhaben an den Erlass B12-8135.4/0 "Vorgaben zur Umsetzung einer modernen und energieeffizienten Beleuchtung" des ehemaligen Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung zu halten. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde eine Arbeitshilfe entwickelt, um die Qualität von LED-Beleuchtungssystemen bereits bei der Planung zu beurteilen.

Ausgangslage

Der Erlass B12-8135.4/0 "Vorgaben zur Umsetzung einer modernen und energieeffizienten Beleuchtung" des ehemaligen Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) schreibt bei der Erneuerung von Beleuchtungsanlagen in Neubau und Bestand für Gebäude des Bundes die Erfüllung bestimmter Anforderungen an die Energieeffizienz vor. Diese umfassen die Einhaltung beleuchtungsspezifischer Kennwerte der Referenzausführung gemäß Energieeinsparverordnung (EnEV) und die Einhaltung konkreter Anforderungen an die Effizienz von Bürobeleuchtungsanlagen. Speziell der Einsatz von LED-Beleuchtung ist bei jeder Baumaßnahme zu prüfen. Für deren Gütebeurteilung gibt es derzeit noch keine einheitliche Vorgehensweise.

Ziel

Für die Anwendung des Erlasses wurde eine einfach zu handhabende Arbeitshilfe für die Bauverwaltung zur Begutachtung von Beleuchtungsplanungen erstellt. Diese ermöglicht die Beurteilung der Qualität von LED-Beleuchtungssystemen und enthält ein Tool zur Wirtschaftlichkeitsberechnung sowie exemplarisch ausgewählte Beleuchtungslösungen. Sie dient als standardisierte Bewertungsgrundlage, die gleichermaßen für konventionelle als auch für LED-Beleuchtung funktioniert und damit beide Technologien vergleichbar macht.

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war die Technische Universität Berlin - Fakultät IV, Fachgebiet Lichttechnik, zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik.

Konzept

Für das Vorhaben wurde ein Begleitkreis gebildet, dem das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) sowie Vertreter der Bauverwaltungen, des Arbeitskreises Maschinen- und Elektrotechnik (AMEV) und der LED-Leitmarktinitiative angehören.

Das Vorhaben umfasste folgende Arbeitsschritte:

• Zunächst wurden die beleuchtungsspezifischen Anforderungen des Erlasses erläutert. Es sollte geklärt werden, welche Nachweise konkret bei der praktischen Anwendung durch die Bauverwaltungen erforderlich sind.
• Für die Beurteilung von LED-Beleuchtungssystemen wurden Qualitätskriterien definiert. Hierbei wurden die Ergebnisse verschiedener Forschungsvorhaben des Fachgebietes berücksichtigt.
• Unter Einbeziehung der Vorgaben im Erlass wurde die Arbeitshilfe erstellt. Sie enthält auch ein Tool zur Wirtschaftlichkeitsberechnung als ausführbare Excel-Datei.
• Schließlich wurden Beleuchtungslösungen zur Erfüllung der Erlass-Anforderungen für typische Hauptnutzungen in Verwaltungsgebäuden (Büro, Besprechung, Verkehr, Sanitär, Lager/Technik) inklusive lichttechnischer und wirtschaftlicher Berechnungen für je ein konventionelles und ein LED-Beleuchtungssystem erarbeitet.
• Um eine hohe Praktikabilität der Arbeitshilfe zu gewährleisten, wurde nach der Konzepterstellung und der vorläufigen Definition der Qualitätskriterien ein Workshop mit Vertretern der Länderbauverwaltungen, dem Begleitkreis und dem BBSR durchgeführt.

Ergebnisse

Beleuchtungsspezifische Anforderungen

Der Erlass B12-8135.4/0 gibt Referenzwerte aus der aktuellen Energieeinsparverordnung wieder, die mit Berechnungsverfahren der DIN V 18599:2011 ermittelt werden. Als Referenztechnologie in der EnEV 2014 gilt eine Beleuchtung mit stabförmigen Leuchtstofflampen und elektronischen Vorschaltgeräten. Hiermit muss sich die konkret geplante Beleuchtungsanlage eines Gebäudes messen lassen. Grundsätzlich ist LED- Beleuchtung anzustreben. Eine Abweichung von diesem Grundsatz ist in den Bauunterlagen zu begründen.

Entsprechend der DIN V 18599-10:2011-12 werden verschiedenen Nutzungsarten (Zonen) unterschieden. Als "Art der Beleuchtung" wird in der Regel eine direkt/indirekte Beleuchtung referenziert. Bezüglich der Wartungsfaktoren ergeben sich verschiedene Referenzwerte in Abhängigkeit von der Zone. Berücksichtigt werden auch drei verschiedene Ansatzpunkte der Steuerung: Präsenzkontrolle, Konstantlichtkontrolle sowie tageslichtabhängige Steuerung.

Der Erlass B12-8135.4/0 besagt explizit, dass die tatsächliche Beleuchtungsanlage keinen höheren Energiebedarf haben darf als die Referenztechnologie und ein Überschreiten der Referenzwerte nicht durch andere Gewerke ausgeglichen werden darf. Zusätzlich wird im Erlass gefordert, dass alle verwendeten Leuchten eine Leuchtenlichtausbeute von mindestens 75 lm/W haben sollen.

Qualitätskriterien für LED-Beleuchtungssysteme

Für eine Planung gemäß den Vorgaben im Erlass wurden folgende Qualitätskriterien zur Beurteilung von LED-Beleuchtungslösungen definiert:

• Einhalten bestimmter Richtlinien und Normen
• Angaben im Datenblatt
• Entblendung
• Dimmbarkeit
• Produktqualität und Ästhetik
• Farbwiedergabe
• Thermomanagement
• Entsorgung
• Garantie, Reparaturfähigkeit, Ersatzteilbeschaffung
• Sicherheit/Qualitätssicherung
• Planungs- und Nutzungskennzahlen
• Beleuchtungsstärke im Bereich der Sehaufgabe
• Leuchtdichten auf vertikalen Flächen
• Steuerungskonzept

Aus den Kriterien wurde eine Checkliste für die Arbeitshilfe erstellt. Entscheidend hierfür war, dass sich die Kriterien normativ darstellen lassen und für eine schnelle Abfrage entsprechend vereinfacht wurden. Die Checkliste fragt in Reihenfolge des typischen Auftretens relevanter Planungsschritte sämtliche notwendigen Kriterien ab und ermöglicht eine standardisierte Bewertungsgrundlage sowohl für konventionelle als auch für LED-Beleuchtung.

Für die praktische Anwendung der Qualitätskriterien für die Arbeitshilfe wurden die Qualitätskriterien folgenden Positionen der Checkliste zugeordnet: Leuchtendaten, Wartungsplan, Lichtplanung und Normen, Lichtsteuerung sowie Effizienzbetrachtungen.

Arbeitshilfe

Unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Workshops wurde die Arbeitshilfe erstellt (siehe unter >> Veröffentlichungen). Diese fragt in Reihenfolge des typischen Auftretens relevanter Planungsschritte sämtliche notwendigen Kriterien ab und beinhaltet das im nachfolgenden Abschnitt beschriebene Tool zur Wirtschaftlichkeitsberechnung sowie eine Zusammenstellung relevanter Beleuchtungslösungen zur Erfüllung der Erlass-Anforderungen für typische Nutzungen in Verwaltungsgebäuden. Betrachtet wurden dabei folgende Hauptnutzungen: Einzelbüro, Zwei-Personen-Büro, Besprechungsraum, Flur ohne Tageslicht, Flur mit Tageslicht sowie Lager/Technik - jeweils für Leuchten auf Basis von Leuchtstofflampen und auf Basis von LEDs.

Tool zur Wirtschaftlichkeitsberechnung

Als Teil der Arbeitshilfe wurde ein Excel-Tool zur Wirtschaftlichkeitsberechnung von Beleuchtungslösungen entwickelt (>> Veröffentlichungen). Hiermit können Wirtschaftlichkeitsberechnungen und -vergleiche von konventionellen und LED-Lösungen vorgenommen werden.

Eingabeseitig kann aus vordefinierten Raumkonfigurationen ausgewählt werden, die für Bundesverwaltungen typische Räume und Installationen widerspiegeln. Neben diesen Vorkonfigurationen können genauere, objektbezogene Werte aus Fachplanungen übernommen werden (z.B. aus Berechnungsergebnissen auf Basis der DIN V 18599-4). Die Lebenszykluskostenberechnung im Tool ermittelt detailliert, welche Kosten durch eine Beleuchtungsanlage im laufenden Betrieb entstehen. Anhand der Berechnungen erfolgt eine einfache Anzeige der generellen Wirtschaftlichkeit (ja/nein) sowie eine grafische Darstellung.

Workshop

Mit Vertretern der Länderbauverwaltungen, dem Begleitkreis und dem Auftraggeber fand am 19.05.2015 ein Workshop im Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) in Berlin statt. Teilnehmer waren neben der TU Berlin, dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik und dem Auftraggeber auch Mitglieder der Bundesbauverwaltung, des Umweltbundesamtes sowie des Arbeitskreis Maschinen- und Elektrotechnik staatlicher und kommunaler Verwaltungen (AMEV). Auf dem Workshop wurde das Konzept für die Arbeitshilfe vorgestellt und diskutiert. Das Konzept wurde nach den Diskussionen entsprechend angepasst. Dem Wunsch der Teilnehmenden nach einer möglichst einfachen Handhabung wurde mit der Checkliste Rechnung getragen.

Veröffentlichungen

BBSR-Arbeitshilfe LED-Erlass:
Arbeitshilfe für die öffentliche Bauverwaltung bezüglich der Umsetzung des Erlasses B12-8135.4/0 "Vorgaben zur Umsetzung einer modernen und energieeffizienten Beleuchtung" vom 25.07.2013
Download auf https://www.bbsr.bund.de/

Wirtschaftlichkeitstool:
Exel-Tool zur Wirtschaftlichkeitsberechnung von verschiedenen Beleuchtungslösungen
Download auf https://www.bbsr.bund.de/