Licht und Farbe im Industriebetrieb: Untersuchung des Einsatzes optischer Mittel zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit in der Produktion [1 ed.] 9783428485338, 9783428085330

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VICTOR MEIER

Licht und Farbe im Industriebetrieb

Abhandlungen aus dem Industrieseminar der Universität Mannheim früher unter dem Titel Abhandlungen aus dem Industrieseminar der Universität zu Köln begründet von Prof. Dr. Dr. h. c. Theodor Beste

Herausgegeben von Prof. Dr. Gert v. Kortzfleisch, Prof. Dr. Heinz Bergner und Prof. Dr. Peter Milling Heft 49

Licht und Farbe im Industriebetrieb Untersuchung des Einsatzes optischer Mittel zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit in der Produktion

Von

Victor Meier

Duncker & Humblot · Berlin

Die Deutsche Bibliothek- CIP-Einheitsaufnahme

Meier, Victor:

Licht und Farbe im Industriebetrieb : Untersuchung des Einsatzes optischer Mittel zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit in der Produktion I von Victor Meier. - Berlin : Duncker und Humblot, 1996 (Abhandlungen aus dem Industrieseminar der Universität Mannheim ; H. 49) Zug!.: Mannheim, Univ., Diss., 1995 ISBN 3-428-08533-7 NE: Universität (Mannheim) I Seminar für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Betriebswirtschaftslehre der Industrie: Abhandlungen aus dem .. .

Alle Rechte vorbehalten © 1996 Duncker & Humblot GmbH, Berlin Fotoprint: Werner Hildebrand, Berlin Printed in Germany ISSN 0935-381X ISBN 3-428-08533-7 Gedruckt auf alterungsbeständigem (säurefreiem) Papier entsprechend ISO 9706 @>

Vorwort Die vorliegende Schrift wurde im Sommersemester 1995 an der Fakultät für Betriebswirtschaftslehre der Universität Mannheim als Dissertation vorgelegt. Es ist mir ein tiefes Bedürfnis, an dieser Stelle meinem Doktorvater, Herrn Professor Dr. Heinz Bergner, meinen herzlichsten Dank auszusprechen. Er begleitete die vorliegende Arbeit in jeder Phase ihrer Entstehung. Durch Gespräche und einen regen Schriftwechsel erfuhr ich viele bedeutsame Anregungen, durch die das Gelingen meiner Arbeit in erheblicher Weise gefördert wurde. Herr Professor Dr. Bergner ist mir in fachlicher Hinsicht und in seiner menschlichen Größe ein Vorbild. Mein Dank gilt auch Herrn Professor Dr. Gert von Kortzfleisch. Er erstellte das Koreferat und unterstützte darüber hinaus meine Arbeit durch eine Reihe von Ratschlägen und Hinweisen. Weiter möchte ich meinem Vater, Herrn Professor Gerhard Meier, ebenfalls herzlich danken. Er förderte das Gedeihen meiner Dissertation in mannigfaltiger Weise. Sein Fachwissen ermöglichte mir den Zugang zu vielen fiir die Arbeit relevanten Themengebieten. Besonderer Dank gilt auch meinem Bruder, Herrn Diplom-Kaufmann Alexander Meier. In zahlreichen kritischen und zeitintensiven Gesprächen zum Inhalt meiner Arbeit konnte ich entscheidende Impulse erhalten. Einen wesentlichen Anteil für das Gelingen meiner Arbeit verdanke ich den Herren Diplom-Kaufleuten Rainer Frei und Roland Mayer sowie Herrn Diplom-Ingenieur Jens Matz. Ihr großes Engagement bei der Überarbeitung des Manuskriptes waren von unermeßlichem Wert. Danken möchte ich nicht zuletzt auch den Herren Dr. J. Scheurle, Dr. P. Bärenz, Dipl.-lng. J. Warner, Frau G. Wismann sowie den ehemaligen Assistenten des Lehrstuhls für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Industriebetriebslehre li der Universität Mannheim für ihre freundliche Mithilfe und Unterstützung meines Vorhabens. Mannheim, Juli 1995

Victor Meier

Inhaltsverzeichnis

A Die Bedeutung von Licht und Farbe im Industriebetrieb ..... ......... .. ....... ...... 19 B. Voraussetzungen zur Wahrnehmung von Licht und Farbe ........................ .. 23 /.

Physikalische Grundlagen des Sehens. .. ........... .................... .. ....... .............. 23 I. Entstehung von Licht und Farbe............................................................ 2. Lichttechnische Grundgrößen............... .. .. ......... ................ ........ ............ a) Lichtstrom ................................................ ...................................... b) Lichtstärke...................................................................................... c) Beleuchtungsstärke......................................................................... d) Leuchtdichte................................................................................... e) Lichtausbeute ... . .. ...... .. ............ ............ .............................. ... ... ....... f) Lichttechnische Stoffkennzahlen ............................. ... .. ...................

23 24 25 25 26 28 28 29

1/. Physiologische Grundlagen des Sehens .. .... ....... .. . ........ ............... .... ........... . 31 I. Aufbau und Funktionen des Auges.................. ........................... ........... a) Fixieren.......................................................................................... b) Akkommodieren ... .............................. ............................... ............. c) Adaptieren .............. ....... ... ..... ......................................................... 2. Grundbegriffe des Sehens....................................... ...... ............ ............ a) Unterschieds- und Kontrastempfmdlichkeit....................... .............. b) Formempfmdlichkeit und Sehschärfe................................ .............. c) Empfmdungsgeschwindigkeit.......................................................... d) Farbensehen .......... ......................................................................... e) Gesichtsfeld und Blickfeld....................................................... ....... 3. Vegetative Einflüsse des Lichtes..... ......................................................

31 32 32 33 34 34 35 36 36 37 37

C. Beleuchtung von Industriebetrieben ........... ........ ... ... ... ................ ... ..... ...... ... . 40 /. Anforderungen an die Beleuchtung............................................................. 41 I. Gewährleistung guter Sehbedingung .......... ... ......................... ... ........ .... 45

a) Beleuchtungsstärke ....................... ..... ............................................. 45 b) Farbtemperatur ..... ....................... ...... ............................................. 61 c) Lichtfarbe und Wiedergabe von Farben... ........................................ 64

Inhaltsverzeiclmis d) Blendungsbegrenzung......... ............................................................ aa) Blendung nach Art ihrer Wirkung............................................. bb) Blendung nach Art ihrer Entstehung.......................................... cc) Maßnalunen gegen die Blendung............................................... e) Lichtrichtung und Schattenwirkung............. .................................... f) Leuchtdichteverteilung.............................................................. ...... 2. Vermeidung gesundheitlicher Risiken.................... ............................... a) Flimmern und stroboskopische Effekte............................................ b) Strahlungsbelastungen durch den Gebrauch künstlicher Lichtquellen............. ................... ...... ....... ...................... ................. c) Durch Kunstlicht bedingte Probleme mit der Akkommodation ....................................................................... ...... d) Biorhytlunus und Kunstlicht... ........................... ..............................

70 70 72 76 85 91 96 97 99 102 104

/I. Natürliche Beleuchtung .............................................................................. 105

l . Spezifische Eigenschaften der Tageslichtbeleuchtung .... .. ........ ...... .... .... l 05 a) Tageslichtquotient ...................................................................... .... 108 b) Spektralbereich und Farbtemperatur des Tageslichts .. ........ ...... ..... .. ll 0 c) Abhängigkeit der Tageslichtbeleuchtung von Tages- und Jahreszeiten .................... ................................................................ lll d) Probleme durch Hitze und Kälte infolge schlechter Isolierung...................................................................................... .. 112 e) Blendung durch direkt einstrahlendes Licht.. ................................... 115 2. Verschiedene Formen der Tageslichtbeleuchtung .................................. 118 a) Seitliche Einzelfenster ........................................................... .... ..... 118 b) Verglasung von Seitenwänden ........................................................ 120 c) Raupen- und Sattelaufbauten ............... ........................................... 121 d) Laternenaufbauten ... .............................................................. ......... 123 e) Glaskuppeln .............. ........... .. ......... ............. ........................ ... ....... 124 f) Sheddächer ..................................................................................... 125 3. Zusammenfassende Betrachtung des Einsatzes natürlicher Beleuchtung.............. ............................................................................ 126 ll/. Künstliche Beleuchtung ............. ............................................ .............. ...... . 129

I. Grundsätzliche Überlegungen fur den wirtschaftlichen Einsatz von Kunstlicht .......................................................................... ........... . a) Einsatz wirtschaftlicher Leuchten .................................................... b) Einsatz wirtschaftlicher Lampen ..................................................... c) Einsatz wirtschaftlicher Vorschaltgeräte, Lichtsteuerungen und Teilschaltungen .... .... ................... ............................................. 2. Leuchten ................. .......... .... ........................... .......................... ........... a) Komponenten einer Leuchte .................................................. ..........

130 131 132 132 134 134

Inhaltsverzeichnis

9

b) Lichttechnische Baustoffe ............................................................... 138 aa) Baustoffe filr das Leuchtengehäuse............................................ 139 bb) Reflektorbaustoffe.............. ....................................................... 140 cc) Lichtdurchlässige Baustoffe ........... .................. .. .......... ............. 141 c) Eigenschaften von Leuchten ............................................................ 143 aa) Lichttechnische Merkmale von Leuchten ................................... 144 bb) Schutzarten von Leuchten ............. ................. ............ ............... 148 d) Verschiedene Leuchtentypen ........................................................... 151 aa) Leuchten filr Allgemeinbeleuchtung und arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung ............................ 152 bb) Leuchten zur Einzelplatzbeleuchtung ............... ... .......... ............ 156 3. Lampen ................................................... ... ... ....................................... 158 a) Temperaturstrahler ................................. ... ....................................... 159 aa) Allgebrauchslampen............... ................................................... 161 bb) Glühlampen mit Sonderformen filr spezielle Einsatzgebiete .. .......................................................... .. ............. 164 cc) Halogenlampen .......................... ........... .................... ... ....... ...... 164 b) Entladungslampen .. ............................ ............ ................. .. ....... ...... 168 c) Niederdrucklampen...... ..................................................... .............. 171 aa) Leuchtstofflampen ...................................................... .............. 171 bb) Natriumdampf-Niederdrucklampen ........................................... 179 d) Hochdrucklampen ........................................................................... 182 aa) Natriumdampf-Hochdrucklampen.............................................. 182 bb) Quecksilberdampf-Hochdrucklampen ................... ..................... 185 cc) Halogen-Metalldampflampen ................ ............................... ..... 188 dd)Xenonlampen ... ... ................................................................. ..... 191 e) Mischlichtlampen .. ... .. ........ .... ............ .............................. .... ......... . 193 4. Schaltungen von Lampen ...................................................................... 194 a) Vorschaltgeräte ........... ......................... .............................. ............. 194 b) Zündhilfen .............................. ........................................................ 195 c) Häufig in der Praxis eingesetzte Schaltungen .................................. 196 aa) Schaltungen filr Leuchtstofflampen ........................................... 196 bb) Schaltungen filr weitere Niederdrucklampen ........ ........ ............. 202 cc) Schaltungen fiir Hochdrucklampen ........ .................................... 202 5. Zusammenfassende Betrachtung des Einsatzes künstlicher Beleuchtung.......................................... .. ........ ...................... ......... ....... 204

D. Farbgebung in Industriebetrieben ..................................................... ............ 208 I. Eigenschaften von Farben ... .... ....... ............................................................. 212 1. Die Grundfarben ...... ....... .. .. ................................................... ..... ..... ..... 212 a) DieFarbeRot ..... ........ ....................................................... .. ........... 214 b) Die Farbe Blau .................................................................... ........... 216

10

Inhaltsverzeichnis c) DieFarbeGelb ............................................................................... 218 d) Die Farbe Grün ............................................................................... 219 2. Wechselwirkungen zwischen Farben ....... .............................................. 220 a) Farbkontraste .................................................................................. 220 aa) Kontraste aufgnmd unterschiedlicher Bunttöne ......................... 221 bb) Kontraste im Hellwertsbezug .................................................... 222 cc) Der Simultankontrast ................................................................ 224 dd) Der Komplementärkontrast ....................................................... 229 ee) Der Qualitätskontrast ................................................................ 232 fi) Der Quantitätskontrast ................................................ .............. 233 b) Gewichtung im Einsatz von Farben .... ,.............. .............................. 235 3. Beeinflussung der Wahrnehmung am Arbeitsplatz durch Farben ........... 237 a) Wärme und Kälte ..... ....................................................................... 237 b) Weitere Synästhesien ....................................................... .............. 239 c) Perspektiven in der Horizontalen .................................................... 241 d) Perspektiven in der Vertikalen .................................................. ...... 243 e) Bevorzugte und abgelehnte Farben ........................................... ....... 243 f) Farbwahl und Lebensalter .................................................... ........... 245 g) Farbwahl und Geschlecht... .................................................. ........... 247 I/. Der Einsatz von Farbe zur Erleichterung des Betriebsablaufes ................... 248 I. Der Einsatz der Farbe als Ordnungselement... .......................... ............. 248 a) Innerbetriebliche Anordnungen ................... ....................... ..... ........ 250 b) Ordnung und Organisation des Arbeitsplatzes ....................... .......... 251 c) Kennzeichnung des Inhalts von Rohren und Behältnissen ................ 255

2. Der Einsatz der Farbe als Sicherheitselement ................................ ........ 258 a) Unmittelbare Gefahren und Verbote................................................ 260 b) Verdeckte und bewegliche Gefahren ................. .............................. 262 c) Gefahrlosigkeit und Erste Hilfe ........ ................................ ............... 267 ///. Die farbliehe Gestaltung der Raumelemente eines Industriebetriebes .......................................... ............................................ . 268 1. Die Wände ................ ................................. ... ....................................... 271 2. Die Decke ............................................................................................. 275 3. Der Boden ............................................................................................ 276 4. Im Raum befmdliche Objekte ............................................... ................ 278 IV. Farbgebung und Arbeitsfonnen ....... .... ........................................................ 283 I. Anforderungen an die körperliche Leistung ... ..................... ................... 284 a) Leichte Arbeit... ....... ................. ..... ................. ................................ 284 b) Anstrengende Arbeit ......................................................... .:............ 285

Inhaltsverzeiclmis

11

2. Anfordenmgen an das Autinerksamkeitsniveau ..................................... 285 a) Monotone Arbeit... ............................................... ........................... 286 b) Abwechslungsreiche Arbeit... ............................... ......................... 287 3. Klimaverhältnisse bei der Arbeit... ........................................................ 288 4. Lärm bei der Arbeit .............................................................................. 290 5. Saubere und stark semnutzende Arbeit... ................................... ............ 291 6. Farben der Arbeitsunterlagen ........................... ..................................... 292 7. Venneidung von Farbreflexen ............................................................... 294 E. Beleuchtung und Farbgebung in industriellen Produktionsstätten .............. 296 I.

Erstellung eines Beleuchtungskonzeptes ...................................................... 296

I!. Erstellung eines Farbplanes ........................................................................ 298 Ill. Anwendungsbeispiele von Licht und Farbe .................................................. 300 l. Metallverarbeitende Industrie ............................................................... 300

a) Grobmontage und schwere Schmiedearbeiten ................... ............... 300 b) Schweißen, Schlosserarbeiten, Maschinenarbeiten grober und mittlerer Art mit zulässigen Abweichungen:::: 0,1 mm .............. 301 c) Feine Maschinenarbeit mit zulässigen Abweichungen :5 0, 1 mm ................................................ ................................................. 302 d) Anreiß- und Meßplätze, Lackier- und Kontrollarbeiten .................... 303 e) Farbgestaltung ................................................................................ 304 2. Chemische Industrie ............................... ........ ...................................... 306 a) Überwachungsarbeiten an verfahrensteclmischen Anlagen ............... 306 b) Meß- und Steuerbilhnen, Kontrollwarten und Laboratorien .......... ... 307 c) Kontrollarbeiten, Forschungslaboratorien ........................................ 308 d) Farbgestaltung ................................................................ ................ 308 3. Elektroteclmische Industrie ................ ........ ........................................... 309 a) Gröbere Arbeiten wie die Montage größerer Maschinen, Herstellung von Kabeln, Lackieren und Tränken von Spulen, Galvanisieren usw.................. ............................................ 309 b) Mittel feine Arbeiten wie die Montage von kleineren Motoren, Wickeln von Spulen usw....... ........................................... 310 c) Feinere Arbeiten wie das Wickeln feiner Drahtspulen, Montage komplizierter Geräte, Prüfen und Eichen .......................... 311 d) Sehr feine Arbeiten wie die Montage kleinster Teile ....................... 311 e) Farbgestaltung ....... .. .. ............................ ........................................... 312 4. Arbeiten in Hütten, Walzwerken und Gießereien .................................. 312 a) Ständig besetzte Arbeitsplätze in Produktionsanlagen, an Öfen und Gießhallen ......................... .............................................. 313

12

Inhaltsverzeichnis b) Ziehen von Drähten Wld Profilen, Handfonnerei, Spritzguß............. 314 c) BearbeitWlg von Blechen Wld Drähten, Kenunacherei ..................... 314 d) FarbgestaltWlg ................................................................................ 315 5. Holzverarbeitende Industrie .................................................................. 316 a) Arbeiten an Dampfgruben .................... ........................................... 316 b) Arbeiten am Sägegatter.. ................................................................. 316 c) Hobeln, Leimen, Sägen Wld Fräsen ................................................. 317 d) Auswählen von Furnierhölzern, Furnieren, Lackieren, Polieren, Drechseln tmd Modelltischlern ........................... ........ .. .... 317 e) FarbgestaltWlg ................................ ................................................ 318

Literaturverzeichnis ..................... ... .......................... .... ........................ ..... ... ....... 320

Tabellenverzeichnis

Tabelle Cl:

Versuche zur subjektiven Bewertung von Beleuchtungsniveaus........................................................................................ 50

Tabelle C2:

Darstellung der notwendigen Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit von Alter und Sehaufgabe............. .... .. ........ .. .. .. .......... 57

Tabelle C3:

Ansprüche an die Beleuchtung, dargestellt an Beispielen verschiedener Arbeitsaufgaben und Räumlichkeiten ..... .. ..... .. ...... 60

Tabelle C4:

Beleuchtungsstärken filr verschiedene Tätigkeiten nach DIN 5035, Teil 2 ........................... ............................... .. .......... ... 62

Tabelle C5:

Stufen der Farbwiedergabe gemäß DIN 6169.................. .. ..... .. .. .. 68

Tabelle C6:

Farbwiedergabeeigenschaften verschiedener Lichtquellen............ 69

Tabelle C7:

Verhältnis zwischen deutschen Güteklassen und dem Blendungsgrad G....... ..... ..... .. .... ....... .. ... ... .. ................................. 82

Tabelle C8:

Reflexionsgrade verschiedener Oberflächen und Gegenstände ............. ................... ........... .............................................. 95

Tabelle C9:

Zusanunenhang zwischen Tageslichtquotienten und Anspruchsniveau an die Beleuchtung ............................................... 109

Tabelle ClO:

Zusanunenhang zwischen Neigungsgrad und Ausrichtung in die Himmelsrichtungen von Oberlichtem sowie den maximalen Bestrahlungssummen (kWh/m2 ) .. .... .. .. ............ ........ .. . 113

Tabelle Cll:

Zusanunenhang zwischen Tageslichtquotienten und Fensterhöhe .................................... ............................................ 120

Tabelle Cl2:

Reflexionsgrade verschiedener Reflektorbaustoffe............ ........... 140

Tabelle Cl3:

Transmission-, Reflexions- und Absorptionsgrade lichtdurchlässiger Baustoffe in Prozent... ............................................ 143

Tabelle Cl4:

Klassifizierung der Leuchten nach dem unteren und dem oberen halbräumlichen Lichtstrom........ ....................................... 146

14

Tabellenverzeichnis

Tabelle CIS:

Betriebswirkungsgrade einiger Innenleuchten.............................. 148

Tabelle Cl6:

Schutzarten gegen Fremdkörper, Berührung und das Eindringen von Wasser ................................................................... . 151

Tabelle Cl?:

Technische Daten von Allgebrauchslampen ................................. 163

Tabelle Cl8:

Technische Daten von Halogenlampen ........................................ 167

Tabelle Cl9:

Verschiedene Lichtfarben von Leuchtstofflampen im betrieblichen Einsatz.......................................................... ............. 176

Tabelle C20:

Technische Daten von Leuchtstofflampen ......................... ........... 177

Tabelle C2l:

Vergleich von Lichtstrom und Leistung von Glühlampen und Kompaktleuchtstofflampen ....... ................... ......... ... ........ ..... 178

Tabelle C22:

Technische Daten von Natriurndarnpf-Niederdrucklampen ........... 181

Tabelle C23:

Technische Daten von Natriurndarnpf-Hochdrucklampen ............. 184

Tabelle C24:

Technische Daten von QuecksilberdampfHochdrucklampen ................... ........ .... ... .. .............. ........ ... .......... 187

Tabelle C25:

Technische Daten von Halogen-Metalldampflampen.................... 190

Tabelle C26:

Technische Daten von Xenonlampen ... ............................. ........... 192

Tabelle C27:

Technische Daten von Mischlichtlampen..................................... 194

Tabelle C28:

Vergleich der Betriebsdaten von Leuchtstofflampen bei 50 Hertz mit Drossel und im Hochfrequenz-Betrieb mit elektronischem Vorschaltgerät. ..... .................................. .......... ... 200

Tabelle C29:

Daten der Sanierung einer Beleuchtungsanlage............. ... ............ 207

Tabelle Dl:

Mischfarben aus Nachbild und Folgefeld .................................. ... 231

TabelleD2:

Bevorzugte und abgelehnte Farben in Abhängigkeit vom Lebensalter ..................................... ............................................ 246

Tabelle D3:

Farben für Rohrleitungen gemäß DIN 2403 ................................. 256

Tabelle D4:

Darstellung der Inhaltsstoffe von Wasserleitungen ....................... 257

Tabelle D5:

Mindest- und Optimalwerte von gelb-schwarzen Warnstreifen ............................................................... ................ 266

Tabelle D6:

Farben für Maschinen und deren unmittelbares Umfeld ... ............ 281

Abbildungsverzeichnis

Abbildung Al:

Das Leistungsangebot des Menschen .............................. ............ 20

Abbildung BI:

Spektnun der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung und spektraler Hellempfmdlichkeitsgrad V (A.)............................ 24

Abbildung B2:

Lichtstrom................................................................................... 25

Abbildung B3:

Lichtstärke...... ............................................................................ 26

Abbildung B4:

Beleuchtungsstärke ......................................................... ............ 27

Abbildung B5:

Reflexion und Transmission........................................................ 30

Abbildung B6:

Aufbau des Auges .. ... .. .. .. .. .. ... .. .... .. ....... ...... .... .. .. .. .. .... ... ........ .. ... 31

Abbildung C I :

Aufbau der Arbeitsstättenverordnung .......................... ... ... ..... ..... 44

Abbildung C2:

Mehrleistung in einer Lederstanzerei durch Steigerung der Beleuchtungsstärke . .. ... ........ .. .... .. .............. ...... ....... ..... ........ . 51

Abbildung C3:

Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke, Arbeitsleistung und Ermüdung .. .. .. ..... .. ........... .. .. .. .. ..... .. ... .... ... ... 52

Abbildung C4:

Zusammenhang zwischen Fehlerzahl und Beleuchtungsstärke............................ .............................................. 53

Abbildung C5:

Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke und Leistung, Ermüdung, Fehlerrate und Unfallzahlen ....................... 55

Abbildung C6:

Höherer Lichtbedarf älterer Menschen......................................... 56

Abbildung C7:

Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke, Objektgröße und Kontrast .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .... .. .. .. .. .. .... .... .. .... .. .. 58

Abbildung C8:

Relative Energieverteilung einer Glühlampe und des Tageslichts......... ............................................................. ............ 67

Abbildung C9:

Spiegelnde Reflexion .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. .. .... ... .. .. .... ........ .. .. .. ... .. .... .. .. 76

16

Abbildungsverzeichnis

Abbildung CI 0: Kritischer Ausstrahlungsbereich einer Leuchte nach DIN 5035, Teil 1 ....................................... .............................. ........... 79 Abbildung Cll: Leuchtdichte-Grenzkurven gemäß DIN 5035, Teil1 .................... 81 Abbildung Cl2: Direkte Beleuchtung.................................................................... 86 Abbildung Cl3: Indirekte Beleuchtung.................... ............................. ............. ... 88 Abbildung Cl4: Teilweise indirekte Beleuchtung............................................. .... 89 Abbildung Cl5: Erwünschte Leuchtdichte in Abhängigkeit vom Reflexionsgrad .. ........................... ..................... ........ ..... ........ ..... 91 Abbildung C 16: Bevorzugte Deckenleuchtdichte Lc in Abhängigkeit von der Leuchtenleuchtdichte LL .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 94 Abbildung C 17: Tages- und jahreszeitlicher Verlauf der Horizontalbeleuchtungsstärken (lx) im Freien.............................. 112 Abbildung C 18: Maximale Leuchtdichten bei verschiedenen Oberlichtvarianten (Diffuser Transmissionsgrad 0,7) ................... 117 Abbildung Cl9: Verteilung der Beleuchtungsstärke in einem durch Fenster beleuchteten Raum.......................................................... 119 Abbildung C20: Raupen- und Satteloberlicht ........................................................ 122 Abbildung C21 : Laternenoberlicht ............................................................... ......... 123 Abbildung C22: Kuppeloberlicht ..................................................... .......... ........... 124 Abbildung C23: Sheddach ......... ........................................................................... 125 Abbildung C24: Aufbau einer Leuchte ............ ...................................................... 135 Abbildung C25: Ornamentglas ... ........................................................................... 142 Abbildung C26: Prismenglas..... ................................... ... ........................ .............. 142 Abbildung C27: Lichtstärkeverteilung von Leuchten .. .................................. ......... 145 Abbildung C28: Verschiedene Leuchtentypen zur Allgemeinbeleuchtung oder arbeitsplatzorientierten Allgemeinbeleuchtung ..................... 153 Abbildung C29: Doppelarmige Gelenkleuchte....................................................... 157 Abbildung C30: Scherengelenkleuchte ......................................... ......... ................ 158 Abbildung C31 : Aufbau einer Glühlampe .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 160

Abbildungsverzeiclmis

17

Abbildung C32: Kreisprozeß der Halogenlampe ............ ................................... ..... 165 Abbildung C33: Anregung eines Gases .................. ............................................... 169 Abbildung C34: Lichtstrom von Leuchtstofflampen in Abhängigkeit von der SpaiUlung ............ ...... ... ......... .. .. .......... .. .............. ... ... ...... .. .... 172 Abbildung C35: Lichtstromabnahme einer Leuchtstofflampe im Laufe der Brennzeit .. ... ..... ...................... .... .... ................ ... ............ ............. 173 Abbildung C36: Temperaturabhängigkeit des Lichtstromes von Leuchtstofflampen ....................................................................... 174 Abbildung C37: Relative spektrale Strahldichteverteilung ausgewählter Leuchtstofflampen im sichtbaren Bereich ................................ .. .. 175 Abbildung C38: Relative spektrale Strahldichteverteilung ausgewählter Entladungslampen im sichtbaren Bereich .... .................. .............. 189 Abbildung C39: Induktive Schaltung mit Glimmstarter und kapazitive Schaltung .................................................................................... 197 Abbildung C40: Duo-Schaltung ............................................................................ 198 Abbildung C41: Tandem-Schaltung .................................. ..................... ............... 198 Abbildung C42: Elektronisches Vorschaltgerät ..................................................... 199 Abbildung D 1:

Entstehung farbiger Schatten ....................................................... 228

Abbildung D2:

Vorder-und Hintergrund eines farbigen Musters ......................... 242

Abbildung D3:

Bedeutung von Farbe und Gesichtsfeld zur Unfallverhütung .......................................... .......................................... 263

2 Meier

Abkürzungsverzeichnis Absorptionsgrad y

Ifalbvve~el

p cr

Reflexionsgrad Streuvermögen

ASR

Transmissionsgrad Arbeitsstätten-Richtlinie

ASV

Arbeitsstätten-Verordnung

cd

Candela (Maßeinheit fil.r die Lichtstärke)

t

cd/m

2

EVG G

Maßeinheit fil.r die Leuchtdichte elektronisches Vorschaltgerät Blendungsgrad

IIF IIz

Ifochfrequenz

IR ki-Iz

infrarot

1m lm/W

Ifertz Kilohertz Lumen (Maßeinheit fil.r den Lichtstrom) Maßeinheit fil.r die Lichtausbeute

lx

Lux (Maßeinheit fil.r die Beleuchtungsstärke)

nm

Nanometer

nvv

neutralvveiß

Pa Ra

Pascal (Maßeinheit fil.r Druck) Maßzahl der Farbvviedergabe

tvv

tageslichtvveiß

s

uv V V('A.)

w

vvvv

Sehschärfe ultraviolett Volt spektraler Ifellempfmdlichkeitsgrad Watt vvarmvveiß

A. Die Bedeutung von Licht und Farbe im Industriebetrieb Das Auge ist die wichtigste Verbindung des Menschen zur Außenwelt. 1 Rund 90 Prozent aller Umweltinformationen werden auf visuellem Wege wahrgenommen. 2 Der Einsatz von Licht und Farbe bietet daher vielfältige Möglichkeiten zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit eines Industriebetriebes. 3 Bereits in den 50er- und 60er-Jahren wurden die Auswirkungen von Licht und Farbe auf den arbeitenden Menschen untersucht. Es gibt allerdings nur wenige neue Veröffentlichungen auf diesem Gebiet. Dadurch besteht die Gefahr, daß der große Einfluß von Licht und Farbe auf die Arbeitsleistung nicht in genügendem Umfang berücksichtigt wird. Eine wirtschaftswissenschaftliche Behandlung dieser Thematik sollte aktuelle Erkenntnisse aus den Bereichen Physik, Architektur, Lichttechnik, Ergonomie und Arbeitspsychologie integrieren. Dies ermöglicht es, die vielfältigen Auswirkungen von Licht und Farbe auf die Beschäftigten eines Industriebetriebes aufzuzeigen. Zudem lassen sich hieraus Empfehlungen für den sinnvollen Einsatz optischer Elemente ableiten. 4 Direkten Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit eines Industriebetriebes hat das menschliche Leistungsangebot Dieses setzt sich nach Schulte aus der Leistungsfähigkeit und der Leistungsbereitschaft zusammen.5 Die Leistungsfähigkeit besteht aus ererbten Eigenschaften, Fähigkeiten und Kenntnissen eines 1 Vgl. Ewert, J.P., Nerven- und Sinnesphysiologie, Braunschweig, 1982, S. 89. 2 Vgl. Bauer, E.W., Humanbiologie, 1. Auflage Berlin, 1981, S. 154; vgl. Hartmann, E., Beleuchtung am Arbeitsplatz, herausgegeben vom Bayerischen Staatsministerium fiir Arbeit und Sozialordnung, 3. Auflage München, 1985, S. 6. 3 Mellerowicz, K., Betriebswirtschaftslehre der Industrie, Band 1: Grundfragen und Führungsprobleme industrieller Betriebe, 7., neubearbeitete Auflage Freiburg i.Br., 1981, S. 381. 4 Vgl. Ort, E/Boldt, A, Wörterbuch zur Humanisierung der Arbeit, herausgegeben von der Bundesanstalt fiir Arbeitsschutz, Dortmund, Bremerbaven, 1983, S. 127.

5 Vgl. Schulte, B., Wesen menschlicher Leistung, in: Taschenbuch der Arbeistgestaltung, herausgegeben vom Institut fiir augewandte Arbeitswissenschaft, Köln, 1978, S. 27-41.

20

A. Die Bedeutwlg von Licht und Farbe im Industriebetrieb

Menschen. Die Leistungsbereitschaft setzt sich aus der physiologischen Leistungsbereitschaft (Disposition) und der psychologischen Leistungsbereitschaft (Leistungsmotivation) zusammen. Abbildung Al zeigt die verschiedenen Komponenten des Leistungsangebotes.

Eiegenschaften und Grundfahigkeiten -Geschlecht -Gesundheit -T~

-Alter ..

Erworbene Kemtnisse und Fähigkeiten -Ausbildung

-Erfalnmg

-Ü!Jurß ...

Physiologische Leistllr.,;sbereitschaft (Dispeiten der

Ablesung von

Zeichnen

Reinigung

Instrumenten

Farbprüfung

Grobziehen

Retusche

76 Lindenmuth, F.l Krochmann, J., Empfehlungen zur Messung von Beleuchtungsanlagen, herausgegeben von der Bundesanstalt filr Arl>eitsschutz, Dortmund, 1989, S. 8. 77

Vgl. Hettinger, T .!Kaminsky, G./Schmale, H., Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 224.

I. Anfordenmgen an die Beleuchtung

61

Weiterhin ist gemäß DIN 5035, Teil 1 darauf zu achten, daß der arithmetische Mittelwert der Beleuchtungsstärke aller Arbeitsplätze den 0,8-fachen Wert der Nennbeleuchtungsstärke nicht unterschreiten darf. Zudem darf an keinem Arbeitsplatz 60 Prozent der Nennbeleuchtungsstärke unterschritten werden. In der Regel sind Allgemeinbeleuchtungen vorzusehen, damit der Innenraum möglichst gleichmäßige Sehbedingungen erhält. Die Abstände zwischen den einzelnen Leuchten hängt davon ab, ob diese eher breit- oder tiefstrahlende Eigenschaften aufweisen. Mit steigender Höhe eines Raumes müssen zunehmend tiefstrahlende Leuchten eingesetzt werden. 78 Bei stark abweichenden Anforderungen der Sehaufgaben in einzelnen Raumteilen wird empfohlen, die Allgemeinbeleuchtung den jeweiligen Bedürfnissen in Form einer sogenannten arbeitsplatzorientierten Allgemeinbeleuchtung anzupassen. 79 Sind bei besonders schwierigen Sehaufgaben zusätzliche Einzelplatzbeleuchtungen erforderlich, ist die in DIN 5035, Teil 2 angegebene Beleuchtungsstärke auf den jeweiligen Arbeitsplatz zu beziehen. Einzelplatzbeleuchtungen dürfen nicht ohne eine Allgemeinbeleuchtung betrieben werden. Tabelle C4 gibt einen beispielhaften Überblick über Nennbeleuchtungsstärken nach DIN 5035, Teil 2.

b) Farbtemperatur Der Begriff der Farbtemperatur wird zur Kennzeichnung der Lichtfarbe von Glühlampen benutzt. Definiert ist die Farbtempertur als die "... Temperatur des Schwarzen Körpers, bei der eine Strahlung emittiert, die die gleiche Farbart wie die betrachtete Strahlung hat.. .'' 80 Gemessen wird die Farbtemperatur in Grad Kelvin.

78 Vgl. Fischer, D., Allgemeine Anwendungen der Innenbeleuchtung: Industrie und Gewerbe, in: Handbuch fiir Beleuchtung, 5., völlig neu bearbeitete Auflage herausgegeben von der Schweizerischen Lichttechnischen Gesellschaft (SLG), Landsberg 1992, Abschnitt 11-2.1, S. 1.

79 Häufige Anwendungsbereiche fur diese Form der Beleuchtung sind Fließbänder sowie Montage- und Kontrolltische. Vgl. Fischer, D., Innenbeleuchtung in Industrie und Gewerbe, Abschnitt II-2.1, S. 1. 80 Institut fiir Elektroanlagen (Hrsg.), Handbuch Beleuchtungsanlagen, S. 36.

62

C. Beleuchtung von fudustriebetrieben

Theoretisch bedeutet dies, daß zur Bestimmung der Farbtemperatur einer Lichtquelle ein schwarzes Eisen so stark erhitzt wird, bis die Strahlung des glühenden Metalls den gleichen Farbton und die gleiche Sättigung wie die Strahlung der untersuchten Lampe hat; der Farbeindruck für unser Auge also gleich ist. Tabelle C4

Beleuchtungsstärken für verschiedene Tätigkeiten nach DIN 5035, Teil 2

Räumlichkeit oder Tätigkeit

empfohlene Stärke der Beleuchtung

Verkehrszonen, Lagerräume, verfahrenstechnische Anlagen, Abstellräume, Anlagen der ehern. Industrie mit Fernbedienung, Beschickungsanlagen in Kraftwerken

50 Lux

Umkleideräume, Toiletten, Verkehrswege für Personen und Fahrzeuge in Gebäuden, Verladerampen, verfahrenstechnische Anlagen der ehern. Industrie mit gelegentlichen Eingriffen, Kesselhäuser in Kraftwerken

100 Lux

Lagerräume mit Leseaufgaben, Pausen- und Liegeräume, Räume mit Publikumsverkehr, ständig besetzte Arbeitsplätze in verfahrenstechnischen Anlagen in der ehern. Industrie, Schmieden kleinerer Werkstücke

200 Lux

Telefonvermittlung, Sitzungs- und Besprechungsräume, Meßstände, Laboratorien in der ehern. Industrie, Schweißen, grobe und mittlere Metallbearbeitung mit Maschinen; zulässige Abweichung > 0, 1 mm, Arbeitsplätze mit Robotem, Drahtziehen, Druckgießen, Arbeiten an der Hobelbank, Leimen, Färben von Textilien, Klempnereien, Schlossereien, Kraftfahrzeugwerkstätten

300 Lux

Sanitätsräume, Räume fiir Erste Hilfe, Arbeiten mit erhöhter Sehaufgabe in der ehern. Industrie, feine Metallarbeiten mit Maschinen; zulässige Abweichung< 0,1 mm, feine Montage, Karosserie Oberflächenbearbeitung, Herstellung von Feinkost, Zigarren und Zigaretten

500 Lux

Fortsetzung

I. Anforderungen an die Beleuchtung

63

Fiortsetzung T.bll a e e

Räumlichkeit oder Tätigkeit

empfohlene Stärke der Beleuchtung

Technisches Zeichnen, Schleifen optischer Gläser, Gravieren, Kontrollieren und Messen in der Metallindustrie, Lackiererei-Schleifplätze, Fehlerkontrolle in der Holzverarbeitung, maschinelles Lederfärben, Putzmacherei

750 Lux

Feine Arbeiten in der Zementindustrie, Keramik und Glasgewerbe, Feinstmontage, Nacharbeiten in der Lackiererei, Herstellung von Schmuckwaren, Farbprüfung in der Textilindustrie

1.000 Lux

Montage feinster elektronischer Bauteile, Bearbeitung von Edelsteinen, Optiker- und Uhrmacherarbeiten, Farbkontrolle in der Druckindustrie, Kunststopfen

1.500 Lux

Die Farbtemperatur dient zur Feststellung der Farbgleichheit und ermöglicht die Kennzeichnung der Farbart von Lichtquellen. Da nur bei Temperaturstrahlern die Abhängigkeit zwischen Temperatur und Lichtfarbe gegeben ist, wird für alle anderen Lichtquellen eine Zuordnung nach der ähnlichsten Farbtemperatur getroffen. 81 Zu Beleuchtungszwecken eingesetzte Lampen werden gemäß DIN 5035, Teil 1 bezüglich der Lichtfarben in drei Klassen eingeteilt. 82 Dies sind Lampen mit einer: •

ähnlichsten Farbtemperatur von unter 3.300 Grad Kelvin (warmweiße Lichtfarben: ww),

•

ähnlichsten Farbtemperatur von zwischen 3.300 bis 5.000 Grad Kelvin (neutra/weiße Lichtfarben: nw) und

•

ähnlichsten Farbtemperatur von über 5.000 Grad Kelvin (tageslichtweiße Lichtfarben: tw). 83

81 Vgl. Haller. F.!Ruppel. H.. Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 60. 82 Vgl. Luczak, H., Arbeitswissenschaft, S. 333- 334.

83 Vgl. Lindenmuth, F/ Krochmann, J., Empfehlungen zur Messung von Beleuchtungsanlagen, s. 16.

64

C. Beleuchtung von Industriebetrieben c) Lichtfarbe und Wiedergabe von Farben

Die Lichtfarbe ist der subjektive Farbeindruck einer Lichtquelle, den das Auge erhält, wenn das Licht von einer ideal weißen Fläche reflektiert wird. 84 Strahlung verschiedener Lampen kann trotz unterschiedlicher Zusammensetzung für einen Beobachter den gleichen Farbeindruck erwecken. Ein weißes Licht kann beispielsweise durch das Zusammenwirken aller monochromatischen Strahlungen des kontinuierlichen Spektrums (z.B. bei einem Temperaturstrahler), die Kombination zweier komplementärer Spektralfarben oder durch einen Selektivstrahler (z.B. eine Leuchtstoffiampe) erzeugt werden. 85 Monochromatisch gelbes Licht, wie es von Natriumdampflampen ausgesandt wird, ermöglicht im Vergleich zu polychromatischem, und vor allem weißem Licht erhöhte Sehschärfen. 86 Dies geht allerdings mit besonders schlechten Farbwiedergabeeigenschaften einher. Der Dauereinsatz einer solchen Lampe am Arbeitsplatz ist höchstens für bestimmte Sonderaufgaben möglich. Im Vergleich zu Glühlampenlicht enthält tageslichtweißes Leuchtstofflampenlicht erheblich mehr Blauanteile. Das normalsichtige Auge kann sich an ein Licht, das sowohl den einen als auch anderen Spektralbereich stärker betont, ohne größere Schwierigkeiten anpassen. Probleme können sich bei weitsichtigen Menschen (Alterssichtigkeit!) ergeben, deren Fehlsichtigkeit mit einer Brille oder mit Kontaktlinsen korrigiert ist. Versuche zeigen, daß bei solchen Menschen gelegentlich Probleme auftreten, das Auge bei weißen oder bläulich-weißen Leuchtstoffiampen mühelos und schnell auf unterschiedliche Entfernungen einzustellen. Zu erklären ist dieses Phänomen damit, daß die Anpassung der Sehhilfen in vielen Arztpraxen bei Glühlampenlicht erfolgt, welches, wie bereits erwähnt, den gelb-roten Spektralbereich überbetont. Bei einer Beleuchtung, die starke Blauanteile enthält, verlegt die chromatische Aberration des Auges87 den Fernpunkt vor die Netzhaut. 88 Dieser Effekt kann 84 Vgl. Benz, C./Leibig, JJRo/1, K.-F., Gestalten der Sehbedingungen am Arbeitsplatz, S. 43 Wie schon erwähnt, wird die Lichtfarbe bei Temperaturstrahlern durch die Farbtemperatur gekennzeichnet. 85 Vgl. Bergmann, W., Die Grundlagen der Lichtanwendung im Erzbergbau, S. 17. 86 Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 12. 87 Chromatische Aberration bedeutet, daß die Brennweite des Auges von der Lichtfarbe abhängt. Blaues Licht begünstigt Kurzsichtigkeit, während rotes Licht zu Weitsichtigkeit filhrt. 88 Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 13.

I. Anfordenmgen an die Beleuchtung

65

die Fehlsichtigkeit um bis zu 1,5 Dioptrien verstärken. Das Auge versucht in dieser Situation, über muskuläre Aktivität die Augenlinsenkrümmung anzupassen. Diese ständige unbewußte Anstrengung kann am Arbeitsplatz zu frühzeitiger Ermüdung, Kopfweh und schlechten Sehleistungen fiihren. Abhilfe verschaffen Sehkorrekturen, die unter Verhältnissen angepaßt werden, die der betrieblichen Beleuchtungssituation entsprechen. 89 Versuchen zufolge fiihrt die intensive Einwirkung von Kunstlicht mit sehr hohen Farbtemperaturen zu einem deutlichen Anstieg der Streßhormone ACTH und CortisoJ.90 Neben den hier aufgefiihrten physiologischen Aspekten lassen sich auch direkte Beziehungen zwischen Lichtfarbe und Stimmungslage eines Menschen erkennen. 91 Diese Erkenntnisse sind fiir die Beleuchtung von Arbeitsplätzen von besonderer Bedeutung. Licht mit starkem Gelb- und Rotanteil (z.B. Glühlampen und Leuchtstofflampen des Typs ww) wirkt entspannend und stellt den Menschen auf Ruhe und Schlaf ein. 92 Ähnliche Verhältnisse herrschen in der Natur bei Sonnenuntergängen. Es eignet sich somit fur Räume zur Erholung. 93 Licht mit hohem Gelb- und Rotanteil ist auch fiir Räumlichkeiten, die festlichen Veranstaltungen dienen, angebracht. Von größter Bedeutung ist die Erkenntnis, daß Warmlicht auch bei niederen Luxwerten angenehm und wohltuend wirkt. 94 Bei Beleuchtungen mit hohem Blauanteil ist dies grundsätzlich anders. Dieses Licht ist durch hohe Farbtemperaturen gekennzeichnet und entspricht in seiner Wirkung dem Tageslicht; es hebt die Leistungsbereitschaft und stärkt das Leistungsvermögen. 95 Somit empfiehlt sich der Einsatz tageslichtweißer 89

Vgl. Jacob, EJScholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 13.

90

Vgl. Hollwich. F., The Effect ofNatural and Artifical Light via the Eye on the Hormonaland Metabolie Balance of Anima! and Man, in: Daylight Symposium ofthe CIE, Berlin, 1980, o. S.; vgl. Haller, FJRuppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 247.

91 Vgl. Sieverts, E., Beleuchtung und Raumgestaltung, in: Beleuchtung am Arbeitsplatz, herausgegeben von der Bundesanstalt fiir Arbeitsschutz, Dortmund, 1988, S. 152. 92

Vgl. Siegesmund, 0., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S. 75.

9 3 Vgl. Jacob, EJScholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 13. 9 4 Vgl. Wittig, W ., Einfilhrung in die Beleuchtungstechnik., herausgegeben von der Siemens Aktiengesellschaft, Berlin, 1969, S. 124. 95 interview mit Herrn Wamer, Dipl.-lng. fiir Lichttechnik., am 31.01.1994 in Hanau, vgl. Jacob, EJScholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 13, vgl. Siegesmund, 0 ., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S. 75; vgl. Sieverts, E., Beleuchtung und Raumgestaltung, S. 152. S Meier

66

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Lampen in sehr vielen Bereichen, in denen ein hoher Aktivitätsgrad der Beschäftigten angestrebt wird. 96 Zuweilen ist zu beobachten, daß tageslichtweiße Beleuchtungen auf Akzeptanzprobleme bei der Arbeitnehmerschaft stoßen. Um den als zu "ungemütlich" eingestuften Aufmunterungseffekt einer solchen Beleuchtungssituation zu umgehen, werden häufig Lichtquellen mit wärmeren Lichtfarben an den Arbeitsplatz mitgebracht. Solche Handlungen können zu negativen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit aufgrund nachlassender Aktivität fuhren. Eine tageslichtweiße Beleuchtung muß stets mit hohen Beleuchtungsstärken einhergehen. Als Untergrenze gelten 1.000 lx. Hohe Farbtemperaturen und niedrige Beleuchtungsstärken erzeugen eine "... unnatürliche, fahle und leichenhafte Atmosphäre. "97 Ein Effekt, der fur einen Industriebetrieb genauso wenig wünschenswert ist, wie die zuvor erwähnte Überbetonung behaglicher Elemente. Warme Lichtfarben (nicht zu verwechseln mit hohen Farbtemperaturen!) lassen warme Körperfarben günstig erscheinen. Kalte Körperfarben, wie beispielsweise Blaugrün und Blau, werden wegen des geringeren Anteils kurzwelliger Strahlung eher unterdrückt. So sind warme Lichtfarben beispielsweise fur die Präsentation von Lebensmitteln wie Backwaren, Fleisch- und Molkereierzeugnisse gut geeignet. Neutralweiße Lichtfarben lassen alle Körperfarben gleich gut erscheinen. Bedeutsam ist auch der Begriff der Farbwiedergabe. Keine gebräuchliche Lampe zur Innen- oder Außenraumbeleuchtung "... hat die gleiche oder auch nur angenäherte spektrale Energieverteilung des Tageslichts bei völlig gleichmäßig bedecktem Himmel, das wiederum bei Körperfarben zur Bestimmung ihres Farbtons oder bei der Farbmusterung herangezogen wird."98 Wird ein identischer Farbton von zwei Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe beschienen, werden unterschiedliche Farbempfindungen hervorgerufen.99 Als gute Farbwiedergabe wird die Eigenschaft einer Lichtquelle be96 Zegers, D.lvan den Berg, V.. Ergonomische Forschung der Beleuchtungseinflüsse auf Selektionsarbeiten bei Pflanzkartoffeln, in: Zeitschrift flir Arbeitswissenschaft, Nr. 2, Jg. 42, 1988, S. 106112. 97 Interview mit Herrn Warner, Dipl.-lng. fiir Lichtteclmik, am 31.01.1994 in Hanau; vgl. Wittig, W., Einfiihrung in die Beleuchtungsteclmik, S.124; vgl. AEG-Telefunken (Hrsg.), Lichtteclmische Erläuterungen, AEG-Telefunk.en-Handbücher, Band 21, Berlin, 1975, S. 93. 98 Institut flir Elektroanlagen (Hrsg. ), Handbuch Beleuchtungsanlagen, S. 104. 99 Vgl. Benz, C.!Leibig, J./Ro/1, K.-F., Gestalten der Sehbedingungen am Arbeitsplatz, S. 43.

67

I. Anfordenmgen an die Beleuchtung

zeichnet, Körperfarben möglichst naturgetreu wiederzugeben. Maßgebend ist hierbei die spektrale Zusammensetzung des Lichtes. Abbildung C8 zeigt die relative Energieverteilung einer Glühlampe im Vergleich zum Tageslicht.

120

400

450

500

550

600

650

700

750

Wellenlänge (nm) !-•-Tageslicht -•-Glühlampel Abbildung C8: Relative Energieverteilung einer Glühlampe und des Tageslichts 100

Wird eine bestimmte Farbe von diesen beiden Lichtquellen ausgestrahlt, ergibt sich :fiir das Auge in beiden Fällen ein anderer Farbeindruck. Bedingt wird dies durch den geringen Blauanteil und den hohen Rotanteil der Glühlampen im Vergleich zum Tageslicht. Der Blauanteil eines von Glühlampenlicht beschienenen Körpers wird somit stark unterdrückt, während der Rotanteil überbetont wird. 101 Abweichungen zwischen der Lichtfarbe des Tageslichtes und Kunstlicht sind nicht nur bei Glühlampen, sondern auch bei allen anderen Lampentypen in mehr oder weniger starker Form anzutreffen. Nach DIN 5035, Teil 1 sind die Farbwiedergabeeigenschaften verschiedener Lichtquellen in vier Güteklassen eingeteilt; wobei Stufe 1 die besten Farb-

100 Vgl. lnstitutfiir Elektroanlagen (Hrsg.), Handbuch Beleuchtungsanlagen, S. 105. 101 Vgl. Institut fiir Elektroanlagen (Hrsg.), Handbuch Beleuchtungsanlagen, S. 104.

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

68

wiedergabeeigenschaften zugeordnet sind. Die Farbwiedergabeeigenschaften von Lampen werden über den Allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra bestimmt. Der Wert leitet sich von einem Verfahren ab, bei dem die Farbwiedergabe mit acht genormten Testfarben gemäß DIN 6169 ermittelt wird. Die Stufen der Farbwiedergabe sind in Tabelle C5 enthalten. Tabelle C5

Stufen der Farbwiedergabe gemäß DIN 6169

Stufe

Bereich von Ra

1A

>90

lB

80 bis 90

2A

70 bis 80

2B

60 bis 70

3

40 bis 60

4

atz, T., Direkt-indirekte Beleuchtung mit Kompaktleuchten, in: Licht, Nr. 23, 47. Jg., 1995, S. 166- 170, S. 166. 196 197

Vgl. Philips (Hrsg.). Licht Handbuch, Abschnitt 1.2.2.

Vgl. Fördergerneinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Gutes Licht fiir Gewerbe, Handwerk und Industrie, S. 4.

94

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

,....._

~ .E ~;::s

1000

~

100

C.l

...2

c ~ C.l I)

0

10

10

100

1000

10000

Leuchtenleuchtdichte (cd/m2 )

Abbildung C 16: Bevorzugte Deckenleuchtdichte Lc in Abhängigkeit von der Leuchtenleuchtdichte LL 198

Speziell in ökonomischer Hinsicht kommt den Reflexionsgraden in Arbeitsräumen besondere Bedeutung zu. Falls die auszu:fiihrenden Tätigkeiten dies zulassen, (Farbreflexe, Verschmutzungen) können helle Farben mit hohen Reflexionsgraden eingesetzt werden. Dies ermöglicht Einsparungen im Energieverbrauch, da so die erforderliche Anschlußleistung einer Beleuchtungsanlage (W/m2) gesenkt wird. Tabelle C8 gibt Auskunft über Reflexionsgrade im Betrieb häufig eingesetzter Oberflächen. Trotz der Beachtung der oben genannten Kriterien können sich in der Praxis bei der Konzipierung einer Beleuchtungsanlage Probleme ergeben, eine gute Leuchtdichteverteilung zu erreichen. Wenn sich über den Einsatz von Licht und verschiedenen Reflexionsgraden keine ausreichend gute Beleuchtungssituation bewerkstelligen läßt, kann es erforderlich sein, die geplanten Betrachtungszeiten der Arbeitsgegenstände zu verlängern. Die folgenden Absätze sollen kurz auf mögliche Schwierigkeiten eingehen und Lösungsansätze aufzeigen.

198 Vgl. Philips (Hrsg.), Licht Handbuch, Abschnitt 1.2.2.

I. Anfordenmgen an die Beleuchtung

95

•

Arbeitsaufgaben mit sehr geringen Kontrasten erfordern erhöhte Leuchtdichten und eine längere Betrachtungszeit

•

Sehr kleine Details können ebenfalls bei erhöhten Leuchtdichten, einer gut gewählten Farbe der Arbeitsunterlage, einer verlängerten Betrachtungszeit und dem eventuellen Einsatz optischer Hilfsmittel wie Vergrößerungsgläser besser bearbeitet werden.

•

Arbeiten, die ablaufbedingt nur sehr kurze Betrachtungszeiten zulassen, benötigen eine höhere Leuchtdichte und eine kontrastreiche Untergrundfarbe.

•

Beleuchtungssituationen, die nur geringe Leuchtdichten zulassen, benötigen zum Ausgleich günstige Farbflächen sowie ebenfalls verlängerte Betrachtungszeiten. 199 Tabelle C8

Reflexionsgrade verschiedener Oberflächen und Gegenstände200

Oberfläche/Gegenstand

Reflexionsgrad p in Prozent

frischer weißer Putz

0,7-0,85

heller Mörtel

0,5-0,6

Beton

0,4-0,5

Backsteine

0,1-0,3

kräftige Wandfarbe

0,3-0,5

dunkle Farben

0,1-0,3

Holzfaserplatten

0,4-0,6

Rüster-Furnier

0,6-0,7

Nußbaum natur

0,3-0,4

sehr helle Vorhänge

0,65-0,85

dunkle Vorhänge

0,1-0,3

199 Vgl. Hettinger, T /Kaminsky, G/ Schmale, H., Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 233.

200 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 153.

96

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Wie die vorangegangen Ausfiihrungen zeigten, kommt der Leuchtdichteverteilung eine zentrale Rolle für die Gestaltung der Sehbedingungen am industriellen Arbeitsplatz zu. Die von der Leuchtdichteverteilung abhängigen Größen der Unterschiedswahrnehmung sowie der Form- und Gestaltempfindlichkeit haben direkten Einfluß auf die Wahrnehmbarkeil von Objekten und die benötigten Betrachtungszeiten. Auf diese Weise wirken sich die Leuchtdichteunterschiede in besonderem Maße auf die Arbeitsgeschwindigkeit und präzision aus. 2. Vermeidung gesundheitlieber Risiken

Keine Lampe ist in der Lage, ein Licht zu erzeugen, daß in der Energieverteilung genau dem Sonnenlicht entspricht. 201 Kunstlicht weist in der Regel nur gewisse Anteile des sichtbaren Spektrums auf. 202 Während bei Temperaturstrahlern ein kontinuierliches Spektrum zu erkennen ist, haben beispielsweise Gasentladungslampen ein sogenanntes Linienspektrum. Dies bedeutet, daß bestimmte Frequenzbereiche stark repräsentiert sind, während direkt danebenliegende Frequenzbereiche überhaupt nicht vertreten sind. Die Farbe eines Lichtes sowie dessen Farbwiedergabeeigenschaften beeinflussen die Gemütsstimmungen des Menschen. 203 Vielerorts wird Licht verschiedener Färbung bewußt eingesetzt, um bestimmte Stimmungen zu erzeugen. 204 "Berücksichtigt man nun die Bedeutung psychosomatischer Störungen, so ist unschwer zu erkennen, daß die Lichtfarbe auf dem Weg über den Seheiodruck unser Wohlbefinden entscheidend beeinflussen kann."205 Wie aus der folgenden Vorstellung der verschiedenen Lampentypen hervorgeht, ist in vielen Fällen eine besonders hohe Lichtausbeute mit weniger guten Farbwiedergabeeigenschaften verbunden. Es muß abgewogen werden, inwieweit und

20 1 Vgl. H artmann, E., in: F1agge, 1. (Hrsg. ). Licht-Architektur, S. 183. 202 Vgl. Gerritsen, G., Farbe - optische Erscheinung, physikalisches Phänomen und künstlerisches Ausdrucksmittel, Ravensburg, 1975, S. 32. 203 Vgl. Müller-Limmroth, W.!Hartmann, E.. Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstofilarnpenlichtes; herausgegeben vom Teclmisch-Wissenschaftlichen Ausschuß der LiTG, Karlsruhe, 1981, S. 10. 204 Vgl. Hartmann, E., Licht und Mensch, Absclmitt l-2, S. 10. 20S Müller-Limmroth, W.!Hartmann, E., Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstofilarnpenlichtes, S. 10; vgl. Schmidt, K., Kompakte Industriegebäude, S. 58.

I. Anforderungen an die Beleuchtung

97

wie lange der Aufenthalt in einer solchen Beleuchtungssituation mit eingeschränkter Farbwiedergabe zurnutbar ist. In vielen Fällen werden sich die mit einer guten Farbwiedergabe der Beleuchtungsanlage verbundenen Kosten durch eine bessere Arbeitsleistung rechtfertigen lassen. Von direkten physiologischen Schädigungen durch eine Beleuchtung mit einseitigem Spektralbereich ist nicht auszugehen. 206 Neben dem hier angesprochenen Problem werden noch weitere gesundheitliche Belastungen, speziell durch den Gebrauch von Leuchtstofflampen, vermutet. So wird vielfach angenommen, daß folgende Eigenschaften der Leuchtstofflampen mit gesundheitlichen Gefahren verbunden sind: •

Leuchtstofflampen können je nach der Art und Weise ihrer Schaltung ein Flimmern verursachen, wodurch negative Auswirkungen auf das neuronale System befürchtet werden.

•

Vielfach wird vermutet, das diskontinuierliche Spektrum der Leuchtstofflampen erschwere die Akkommodation und führe somit zu einer vorzeitigen Ermüdung des Auges.

•

Leuchtstofflampen, aber auch Halogenglühlampen, senden eine gewisse Dosis UV-Strahlen aus, durch die eventuell Hautschädigungen verursacht werden können.

Wegen der überaus großen Bedeutung, die der Leuchtstofflampe für die Beleuchtung von Industriebetrieben zukommt, ist es sinnvoll, kurz auf diese Probleme einzugehen. a) Flimmern und stroboskopische Effekte

Ein wesentlicher Unterschied zwischen natürlichem Licht und der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen besteht in der zeitlichen Gleichmäßigkeit. Während Tageslicht über einen kleinen Zeitraum eine annähernd konstante Helligkeit aufweist, sind bei künstlichem Licht, das beispielsweise mit 50 Hz Wechselstrom betrieben wird, Lichtstromschwankungen von 100 Hz zu verzeichnen.207 An den Enden der Leuchtstoffröhre können darüber hinaus auch

206 Vgl. Müller-Limmroth, W./Hartmann, E., Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstofllampenlichtes, S. 11. 207 Dies ist der Fall, da auch auf der negativen Halbwelle Licht erzeugt wird; vgl. Buser, A/Hartmann, E .. Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz. herausgegeben 7 Meier

98

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Flimmereffekte mit 50 Hz auftreten, weil Kathode und Anode pro Spannungszyklus nur einmal vertauscht werden. 208 Unter normalen Umständen wird dieses Flimmern vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen. Sehr schnell bewegte Gegenstände können jedoch durch den sogenannten stroboskopischen Effekt in ihrer Bewegung zerhackt erscheinen. 209 Gleiches gilt für rotierende Objekte, die so erscheinen können, als drehten sie sich langsamer, als stünden sie still, oder als drehten sie sich rückwärts.210 Dieser Umstand fuhrt nach Ansicht einiger Experten zu einem gewissen Unfallrisiko. 211 Es wird auch befürchtet, das Flimmern überlaste die Augen und fuhre zu Kopfschmerzen. Untersuchungen zeigen jedoch, daß das Flimmern auf dem Arbeitsgut kaum wahrgenommen werden kann, da das Licht mit der niedrigen und gut wahrnelunbaren Flimmerfrequenz von 50 Hz nur einen geringen Anteil von insgesamt maximal I 0 Prozent des Gesamtlichtstromes ausmacht. Der andere Anteil des Lichtes weist eine Frequenz von mindestens 100 Hz auf und glättet niederfrequentigeres Licht in erheblichem Maße. An Arbeitsplätzen im Industriebetrieb wird das Flimmern zudem meistens aufgrund der Abstände zwischen Lampe und Gesichtsfeld kaum bewußt wahrgenommen. 212 Eventuell auftretende Probleme mit dem niederfrequentigen Elektrodenflackern an den Enden der Entladungsrohren können vermieden werden, wenn "...entweder die Lampenenden abgedeckt oder die Lampen selbst durch lichtstreuende Materialien gegen direkten Einblick abgeschirmt werden." 213 Zu größeren Problemen fuhrt ein manclunal auftretendes Flackern im Bereich von bis zu 30Hz. Diese Störung wird meistens durch schadhafte Leucht-

von der Bundesanstalt fur Arbeitsschutz, Dortmund, 1990, S. 15; vgl. Höfling, 0., Kopfschmerzen durch Leuchtstofflampen; Untersuchungen und Vorschläge eines Augenarztes, Heme, 1973, S. 71. 2 08 Vgl. Bauch, H., Halogen- und Leuchtstofflampenpraxis, S. 23.

209 Vgl. Höfling, G., Kopfschmerzen durch Leuchtstofflampen, S. 71. 210 Vgl. Hartmann, E., Licht und Mensch, Abschnitt 1-2, S. 12. 211 Vgl. Haller, F/Ruppel, H., Beiträge zur Problematik. "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 248. 212 Vgl. Buser, A.!Hartmann, E., Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz, S. 27 - 28. 2 13 Hartmann, E., Licht und Mensch, Abschnitt 1-2, S. 13.

I. Anforderungen an die Beleuchtung

99

stofilampen ausgelöst. Ein derart niederfrequentiges Flackern wird vom Organismus in jedem Falle wahrgenommen und als Störung empfunden. Dies läßt sich vermeiden durch den regelmäßigen Austausch von Lampen, die fehlerhaft sind oder deren Nutzungsdauer bereits überschritten ist. Diesem Aspekt kommt gerade in wirtschaftlicher Hinsicht eine große Bedeutung zu. Neben dem erhöhten Unfallrisiko, welches von stroboskopischen Effekten auf schnell rotierenden Maschinenteilen ausgeht, haben überalterte Leuchtstofflampen auch ein erheblich schlechteres Verhältnis zwischen Lichtstrom und Energieverbrauch. Der größte Anteil des Lichtstromes einer Leuchtstofflampe weist, wie bereits erwähnt, eine Frequenz von mindestens 100 Hz auf. In diesem Bereich kann das Flimmern nicht mehr bewußt wahrgenommen werden. Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, daß das Gehirn auch Frequenzen, bei denen keinerlei bewußte Wahrnelunung mehr möglich ist, aufzulösen vermag. Die höchsten unterbewußt noch registrierten Frequenzen liegen bei optimalen Voraussetzungen für die Wahmelunungen bei ungefähr 90 Hz. "Für realistische Bedingungen, wie sie in der Praxis an einem Arbeitsplatz vorliegen... kann man annelunen, daß das 100Hz-Flimmern nicht mehr registriert wird."214 Zudem gibt es mehrere Möglichkeiten, durch die Schaltung der Lampen (beispielsweise Duo-Schaltung bei Leuchtstofflampen) das Flimmern zu reduzieren oder durch Hochfrequenz- und Gleichstrombetrieb sogar völlig auszuschalten.215 b) Strahlungsbelastungen durch den Gebrauch künstlicher Lichtquellen Während der letzten 35 Jahre ist ein deutlicher Anstieg an Hautkrankheiten, bis hin zum Hautkrebs, zu verzeichnen. Verursacht wird dies durch eine zu hohe UV-Bestrahlung. 21 6 Die Gründe hierftir können vielfältiger Natur sein. Zu nennen sind beispielsweise übertriebenes Sonnenbaden und eine abnelunende Ozonschicht. Daneben gibt es auch eine Reihe von Belastungen,

214 Buser, A!Hartmann, E., Einflüsse der Beleuchtung mit l.euchtstoffiampen am Arbeitsplatz, S. 60; vgl. Hartmann, E., in: Vgl. Hartmann, E., in: Flagge, I. (Hrsg.), Licht-Architektur, S. 183.

21 5 Vgl. Werner, W., Motivierende Arbeitsbedingungen bei effizientem Energieeinsatz, in: Licht, Nr. 2- 3, 47. Jg., 1995, S. 176- 178; vgl. Hartmann, E., Licht und Mensch, Abschnitt 1-2, S. 13. 216

Vgl. Birren, F., Light, Color and Environment, S.

34.

100

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

denen die Menschen am Arbeitsplatz ausgesetzt sind. Hier treten zuweilen UV-Strahlen in Dosierungen auf, die weitaus stärker als im Tageslicht sind. Dies sind häufig Arbeitsplätze, bei denen UV-Licht zum Trocknen und Härten von Farben sowie zur Entkeimung eingesetzt ist.217 Gelegentlich wird auch vermutet, die mit einer Kunstlichtbeleuchtung verbundene Strahlungsbelastung stelle ebenfalls ein erhöhtes Krebsrisiko dar. 218 An dieser Stelle wird deshalb kurz auf die UV-Strahlung selbst und deren Wirkung auf die menschliche Haut eingegangen. Ultraviolette Strahlung weist eine Wellenlänge von 100 bis unter 400 nm auf. Sie liegt somit am unteren Ende des für das menschliche Auge sichtbaren Spektrums von 380 - 780 nm. Ultraviolettes-Licht läßt sich nach DIN 5031, Teil 7 in die folgenden drei Bereiche einteilen: •

UV-A: 315 nm bis unter 380 nm,

•

UV-B: 280 nm bis unter 315 nm,

•

UV-C: 100 nm bis unter 280 nm.

Im Gegensatz zur sichtbaren Strahlung wird UV-Strahlung von den oberen Hautschichten größtenteils absorbiert.219 Die Einwirkung der ultravioletten Strahlung auf die Haut löst biochemische Reaktionen aus, die teilweise wichtige Einflüsse auf den Stoffwechsel ausüben. 220 Eine der wichtigsten photochemischen Wirkungen ist die durch das UV-B-Licht bewirkte Bildung von Vitamin D3 aus den in der Haut befindlichen Provitaminen. 221 Vitamin D3 wird zur Aufnahme von Calcium aus der Nahrung benötigt. Calcium hat eine sehr große Bedeutung für den Stoffwechsel der Zellen und ist ein wichtiger Faktor für die Leistungsfähigkeit der Muskulatur bei körperlicher Arbeit und für die Stabilität der Knochen. 222 Eine Kunstbeleuchtung, die keine UV-Anteile enthält, kann deshalb bei den Beschäftigten trotz ausgewogener Ernäh217 Vgl. Buser, AIHartmann, E.. Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz, S. 91. 218 219

Vgl. Hartmann, E., in: Flagge, I. (Hrsg.). Licht-Architektur, S.

220

Vgl. Birren, F.. Light, Color and Environment, S.

221 222

Vgl. Birren, F., Light, Color and Environment, S. II .

183.

Vgl. o.V., UV-Strahlung von Halogenlampen und ihre Wirkung auf den Menschen, in: Büroszene, Heft 1-2, Nr. 447,45. Jg., 1993, S. 25.

34.

Vgl. Neer, R., Stimulation by Artificial Light of Calcium-Absorption in Elderly Human Subjects, in: Nature, Nr. 229, 1971, o. S.

I. Anforderungen an die Beleuchtung

101

rung zu Mangelerscheinungen fuhren. 223 Darüber hinaus erhöhen UV-Strahlen den Sauerstoffdruck innerhalb des Gewebes, was eine zusätzliche Steigerung der Leistungsfähigkeit zur Folge hat. 224 Ein gewisses Maß an UV-Strahlung fiihrt zu einer vermehrten Abwehrkraft gegen lnfektionskrankheiten.225 In einem Versuch konnten die durch Erkältungskrankheiten bedingten Fehlzeiten mit Hilfe von UV-angereichertem, sonnenähnlichem Kunstlicht um 47,5 Prozent gesenkt werden konnten.226 Eine mäßige UV-Bestrahlung löst in der Haut gewisse Schutzmechanismen aus, welche die Empfindlichkeit gegen UV-Strahlen verringern. Dies erfolgt einerseits über e~ne verstärkte Pigmentierung, die als Bräunung sichtbar wird. Zum anderen kann sich eine Verdickung der Hornhautschicht entwickeln, die auch als sogenannte "Lichtschwiele" bezeichnet wird. 227 Bei einer Überschreitung einer bestimmten Strahlendosis kann es zu Hautschädigungen kommen. Schwache UV-Erytheme, dies sind durch die Strahlung ausgelöste Entzündungen der Haut, fuhren in der Regel zu keinen langfristigen Schädigungen. 228 Stärkere Erytheme oder ausgeprägte Sonnenbrände klingen jedoch nicht völlig folgenlos ab; die Defekte durch UV-Bestrahlung summieren sich meist im Laufe der Lebensjahre und können zu chronischen Hautschäden fuhren. Bekannt sind darunter die Seemanns- oder Landmannshaut, eine schnelle Alterung der Haut, dunkle Hautpartien im Gesicht und an den Händen sowie im schlimmsten Fall das Hautkarzinom. 229 Untersuchungen haben gezeigt, daß Leuchtstoftlampen der Lichtfarbe warmweiß einen kleinen UV-A und einen verschwindend geringen UV-B

223 224

Vgl. Birren, F., Light, Color and Environment, S. 35. Vgl. Wolft: F., Gesundes Licht, S. 28; vgl. Sirren, F., Light, Color and Environment, S. 36.

225 Vgl. Haller, F/Ruppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 212. 226 Volkova, N., Experience in the Use ofUitraviolett Radiation in the General Lighting System of a Machine Shop, in: Gig. i. Sanit, Nr. 32, 1967, S. 109- 111 227 Vgl. Buser, AJHartmann, E., EinflOsse der Beleuchtung mit Leuchtstoftlampen am Arbeitsplatz, S. 93 228 Vgl. Münch, W/Steck, B., Lichttechnische und strahlungstechnische Probleme bei Anlagen hoher Beleuchtungsstärken, Berlin, München, 1967, S. 6 229 Vgl. Buser, AJHartmann, E., Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstoftlampen am Arbeitsplatz, S. 90

102

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Strahlungsanteil aufweisen. Tageslichtweiße Lampen weisen ebenfalls geringe, wenn auch etwas höhere UV-Belastungen auf. Durch den Einsatz von Leuchtstofflampen in geschlossenen Leuchten wird die ohnehin sehr geringe Strahlungsbelastung um ca. 90 Prozent reduziert. Ähnliches gilt fur die Anteile des Lichtes, die von Wänden, vom Boden oder von anderen Objekten reflektiert werden. Hier werden ebenfalls ca. 80 Prozent der UV-Strahlung absorbiert. Für den sachgemäßen Einsatz von Leuchtstofflampen im Industriebetrieb kann somit davon ausgegangen werden, daß keinerlei gesundheitliche Risiken zu erwarten sind. 230 " ... die UV-Bestrahlungsstärke an einem mit Leuchtstofflampen beleuchteten Arbeitsplatz (Anm. d. Verf.: liegen) deutlich unter kritischen oder gar gesundheitsschädlichen Werten..., sie sind mindestens 400 mal kleiner als die Bestrahlungsstärken, die im Freien bei Sonnenlicht auftreten. "231 Beim Einsatz von Halogen-Glühlampen ist ebenfalls von einer vollständigen Unbedenklichkeit auszugehen. 232 c) Durch Kunstlicht bedingte Probleme mit der Akkommodation

Wie schon erläutert, ist unter Akkommodation die Einstellung des Auges auf unterschiedlich weit entfernte Sehobjekte zu verstehen. 233 Der Vorgang der Akkommodation hängt von der spektralen Verteilung der Oberflächenleuchtdichte ab. Die Refraktionsdifferenz zwischen dem kurz- und langwelligen Ende des sichtbaren Spektrums beträgt ungefähr 1,5 Dioptrien. So erfordert beispielsweise eine rote Beleuchtung eine stärkere Akkommodation als weißes Licht. Bei blauem Licht muß wiederum weniger stark akkommodiert werden als bei weißem Licht. 234

230 Vgl. Münch, WJSteck, B., Lichttechnische und strahlungstechnische Probleme bei Anlagen hoher Beleuchtungsstärken, S. 12; vgl. Haller, FJRuppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 210. 231 Buser, AJHartmann, E., Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz, S. 11 0; vgl. H artmann, E., in: F1agge, I. (Hrsg.), Licht-Architektur, 8.183. 232 Vgl. o. V., UV-Strahlung von Halogenlampen und ihre Wirkung auf den Menschen, S. 27. 233 Siehe Teil B.II.l.b. 234 Vgl. Buser, AJHartmann, E., Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz, S. 61.

I. Anfordenmgen an die Beleuchtung

103

Das Licht der Leuchtstofilampe weist ein linienfonniges Spektrum auf; es besteht aus einem diskontinuierlichen Band von Licht verschiedener Wellenlägen.235 "Weil unscharfe Netzhautbilder Akkommodationsänderungen auslösen können, stellt sich nun die Frage, wie das Auge bei Beleuchtung mit linienfonnigen Spektren akkommodiert. "236 Eine durch ein Beleuchtungssystem bedingte vorschnelle Ermüdung würde die Zweckmäßigkeit des Einsatzes der Leuchtstofilampen in Frage stellen. Alternativen wären Lampen mit kontinuierlich verteiltem Spektrum, welche allerdings erheblich schlechtere Lichtausbeuten haben. Zu untersuchen ist, ob eine Beleuchtung, die mehrere Ernmissionslinien aufweist, das Auge durch einen Anreiz zu ständiger Akkommodation überlastet und vorschnell ermüden läßt, oder ob der Sehapparat in der Lage ist, sich auf eine Linie des Spektrums einzustellen. 237 Dieser Sachverhalt kann mit subjektiven Methoden, bei denen die Sehschärfe bei verschiedenartiger Beleuchtung festgestellt wird, und mit objektiven Vorgehensweisen, bei denen die Einstellwellenlängen im diskontinuierlichen Spektrum ermittelt wird, untersucht werden. 238 In subjektiven Versuchen stellte sich heraus, daß das Auge sowohl bei weiß erscheinendem Licht mit diskontinuierlichem Linienspektrum als auch bei weißem Licht mit kontinuierlichem Spektrum keinerlei Probleme mit der Akkommodation hat. 2 39 Es läßt sich nachweisen, daß bei kontinuierlicher und bei diskontinuierlicher Beleuchtung das Auge generell in der Nähe auf den langwelligen Teil des Spektrums scharf stellt. Zu gleichen Ergebnissen kommen die objektiven Versuchsreihen. Somit kann festgestellt werden, daß sich das Akkommodations235 Vgl. Höfling, G., Kopfschmerzen durch Leuchtstofflampen, S. 73; vgl. Braun, R., Beziehungen zwischen Lebensalter, Expositionszeit, Sehvermögen, Beleuchtung und Fehlzeiten, S. 18.

236 Buser, Mfartmann,

S. 61.

E.. Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz,

237 Vgl. Müller-Limmroth, W./Hartmann, E.. Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstofflampenlichtes, S. 6. 238 Vgl. Buser, A/Hartmann, E., Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz, S. 62 - 87. 239 "So konnte z.B. sowohl bei der Nah- als auch bei der Fernpunkteinstellung zwischen den Spektrallinien 436 nm und 665 nm eine Refraktionsdifferenz von im Mittel 1,3 Dioptrien bestimmt werden, es zeigte sich aber kein Unterschied zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Weißlicht, weder in den Mittelwerten der Refraktion :fiir Nähe und Ferne, noch in den Streuungen." Buser, AIHartmann, E.. Einflüsse der Beleuchtung mit Leuchtstofflampen am Arbeitsplatz, S. 88.

104

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

verhalten bei kontinuierlicher und diskontinuierlicher Beleuchtung nicht unterscheidet. 240 Es ist deshalb nach heutigen Erkenntnissen nicht von einer Überlastung oder vorschnellen Übennüdung des Auges bei Kunstlicht auszugehen. Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die drei betrachteten Punkte Flimmern, Strahlungsbelastung und Probleme mit der Akkommodation bei einem sachverständigen Einsatz von Kunstlicht keine negativen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit eines Industriebetriebes haben. d) Biorhythmus und Kunstlicht

Der menschliche Organismuns ist in starkem Maße von vielfaltigen Schwingungen und Rhythmen abhängig. "Der natürlichste aller Rhythmen und die Grundlage jeder Zeitbestimmung ist der vierundzwanzigstündige Tag." 241 Daneben existieren viele weitere Rhytlunen, die mit dem interzellulären Stoffwechsel, Parametern des Blutes, physiologischen Abläufen, Bewegungsabläufen und Verhaltensmustern in Verbindung stehen. Hauptfunktion der Rhythmen ist die Synchronisation zusammenhängender Ereignisse. Wichtig hierbei ist, daß rhythmische Abläufe im Menschen durch rhytmische Stimuli der Umwelt angeregt werden. Unter diesem Aspekt stellt die mit künstlicher Beleuchtung ennöglichte Nachtarbeit einen gravierenden Eingriff in die natürliche Tag-Nacht-Rhythmik des Menschen dar. 242 Auswirkungen der Tag-Nacht-Rhytlunik lassen sich auf Pulsrate, Blutdruck, Atemfrequenz und Körpertemperatur erkennen. Hier ist tagsüber ein Maximum und nachts ein Minimum zu beobachten. Gleiches gilt auch für die geistige und körperliche Leistungsfähigkeit des Menschen. Indikatoren wie

240 Vgl. Müller-Limmroth, W.!Hartmann, E., Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstoffiampenlichtes, S. 10. 241 Haller, F/Ruppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 120. 242 Vgl. Haller, FJRuppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 148.

II. Natürliche Beleuchtung

105

Fehlerzahl und Arbeitsproduktivität sind in der Nachtschicht am schlechtesten, wobei die Zeit zwischen 3.00 Uhr und 4.00 Uhr am ungünstigsten ist.243 Neben den schlechteren Resultaten hinsichtlich der Leistungsfahigkeit lassen sich auch Auswirkungen in Form von Schlafstörungen, nervösen Beschwerden sowie Problemen mit den Verdauungsorganen und dem HerzKreislaufsystem verzeichnen. 244 Neueren Untersuchungen zufolge ist der circadiane Rhyhthrnus des Menschen durch intensive Lichtimpulse "... nach Belieben einstellbar. "245 Hierzu sind momentan spezielle Beleuchtungssysteme in Entwicklung, die mit Hilfe von Softwareprogrammen eine dem Tageslicht vergleichbare Beleuchtungssituation erzeugen, um so während der Nachtzeit ein effektiveres Arbeiten zu ermöglichen. Über die Auswirkungen derartiger Beleuchtungsanlagen auf den Ablauf und die Wirtschaftlichkeit eines Industriebetriebes lassen sich derzeit noch keine Aussagen machen, da sich diese Systeme noch im Entwicklungs- und Erprobungsstadium befinden.

II. Natürliche Beleuchtung 1. Spezifische Eigenschaften der Tageslichtbeleuchtung

Bei der Planung von Industriebauten ist grundsätzlich zu entscheiden, inwieweit Tageslicht zur Beleuchtung miteinbezogen werden soll.246 "Da... die Tageslichtbeleuchtung durch die Architektur des Gebäudes festgelegt wird und nachträglich kaum noch vorteilhaft zu verändern ist, müssen ihre Ge-

64.

243

Vgl. Colquhoun, W., Biological Rhytluns and Human Performance, London,

1971, S. 55 -

244 Vgl. Haller, FJRuppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 147.

245 o. V., Uhrwerk im Kopf, Lichttherapeuten wollen die innere Uhr des Organismus verstellen zum Nutzen von Schichtarbeitern oder chronisch Schlaflosen, in: der Spiegel, 24/1992, S. 222 - 223. 246 Vgl. Heus/er, W., Experimentelle Untersuchung des Tageslichtangebotes und dessen Auswirkungen auf die lnnenraumbeleuchtung, Dissertation, Berlin, 1991, S. 1; vgl. Vietighoff, G., Untersuchungen zu Einzelfragen der Tageslichtbeleuchtung im Industriebau, Dissertation, Dannstadt, 1992; S. 2; vgl. Halbertsma, N., A , Fabrikbeleuchtung, S. 40.

106

C. Beleuchtwlg von Industriebetrieben

setzmäßigkeiten bereits bei der Bauplanung berücksichtigt werden. Diese Seite des Problems ist daher in erster Linie für den Architekten von Bedeutung. oo247 Die Hauptaufgabe der Tageslichttechnik ist es, mit möglichst geringen Kosten günstige Sehbedingungen zu schaffen. 248 Grundsätzliche Erkenntnisse über die Innenraumbeleuchtung mit Tageslicht sind in DIN 5034 enthalten, worauf in den folgenden Ausfiihrungen mehrmals Bezug genommen wird. Die Eignung von Tageslicht zur Innenraumbeleuchtung ist von mehreren Faktoren abhängig. Dazu gehören primär die Gegebenheiten des Raumes, Anzahl, Ausrichtung und Format der Lichteinlässe und die Reflexionseigenschaften der Raumbebegrenzungsflächen. Auch die Verbauung der unmittelbaren Umwelt und die verfiigbare Tageslichtmenge spielen eine Rolle.249 Wichtig für den Einbezug von Tageslicht im Industriebetrieb ist die Tatsache, daß visueller Kontakt zur Außenwelt als wichtige Voraussetzung für das Wohlbefinden und die Leistungsbereitschaft der in einem Gebäude arbeitenden Menschen gilt. 250 Eine fehlende Sichtverbindung zur Außenwelt kann zu einem Gefiihl der Eingeschlossenheit, monotoner Raumempfindung und sinkender Arbeitsmotivation fuhren. 251 Darüber hinaus ist ein subjektives Bedürfnis des Menschen nach Sonnenlicht vorhanden. 252 Der Rhythmus des Tageslichts übt eine anregende Wirkung auf den arbeitenden Menschen aus. 253 Dieser Aspekt stellt einen der wichtigsten Vorzüge gegenüber der Kunstlichtbeleuchtung dar. Allerdings darf nicht unberück247 Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 204; vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, Habilitation, Berlin, 1964, S. 4; vgl. hierzu Kahn, L.l., Licht und Raum, herausgegeben von Urs BOttiker, Basel, 1993. 248 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht,

s. 4.

249 Roessler, G., Die ständige Tageslichtergänzungsbeleuchtung - eine experimentelle Untersuchung; ihre psychophysiologischen Grundlagen, Dissertation, Berlin, 1979, S. 14. 250 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S. 24. 251 Vgl. Benz, C./Leibig, JJRoll, K.-F., Gestalten der Sehbedingungen am Arbeitsplatz, S. 81; vgl. Roessler, G., Tageslichtergänzungsbeleuchtung, 8.67; vgl. Haller, FJRuppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 241; vgl. Mellerowicz, K., Betriebswirtschaftslehre der Industrie, Band 1: Grundfragen und Führungsprobleme industrieller Betriebe, S. 383. 252 Vgl. Corpataux, M., Aktive Tageslichtnutzung, in: Licht, Nr. 2 - 3, 47. Jg., 1995, S. 220 228; vgl. Roessler, G., Tageslichtergänzungsbeleuchtung, S. 55. 2 53 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S. 24.

II. Natürliche Beleuchtung

107

sichtigt bleiben, daß die Verbindung mit der Außenwelt auch zu einem erheblichen Stör- und Ablenkungsfaktor werden kann. Neben diesen psychologischen Argumenten fiir eine Tageslichtbeleuchtung sind auch physiologische Aspekte zu berücksichtigen. Ausblickmöglichkeiten ins Freie geben dem durch Naharbeiten angestrengten Auge die Möglichkeit zur Fernakkommodation und erfüllen damit die Funktion visueller Ruhezentren. 254 Ferner ist der Einbau von Lichteinlässen in Gebäuden aus sicherheitstechnischen Überlegungen zu empfehlen. Bei Explosionen kann so ein Druckausgleich erfolgen, der die Einsturzgefahr des Gebäudes verringert.255 Ein weiterer Vorteil natürlicher Beleuchtung ist, daß es in manchen Fällen die Möglichkeit gibt, fiir die Lüftung der Räume die ohnehin vorhandenen Lichtöffnungen zu verwenden. 256 Durch die Arbeitsstättenverordnung (ArbstättV §7) wird eine Sichtverbindung nach außen vorgeschrieben. Diese kann durch Fenster in Augenhöhe oder durchsichtige Türen und Wandstücke realisiert werden. Im internationalen Vergleich wird dieser Punkt sehr unterschiedlich gehandhabt. Während England und Frankreich unter gewissen Umständen Arbeitsräume ohne Tageslicht zulassen, ist dies in der Schweiz, Österreich, den Niederlanden und in Deutschland nicht erlaubt. Verlangt wird "hinreichende Tagesbeleuchtung fiir alle Räume, die für den dauernden Aufenthalt von Menschen bestimmt sind. "257 Fensterlose Arbeitsräume fiir kurzzeitigen Aufenthalt von maximal einigen Stunden täglich sind über Sonderregelungen möglich. Die folgenden Ausfiihrungen untersuchen die Kriterien einer guten Arbeitsplatzbeleuchtung mit Tageslicht und deren Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit eines Industriebetriebes.

254 Vgl. Roessler, 0., Tageslichtergänzungsbeleuchtung, S.65; vgl. Krochmann, J., Tageslicht im Arbeitsraum, in: Lichttechnik, Nr. 5, Jg. 23, 1971, S. 307 -312; vgl. Ne 'eman, E.!Hopkinson, R.

G., Critical minimum window size: a study ofwindow design and a provision ofview, in: Lighting Research and Technology 2/1970, S.l7 -27.

2 5 5 Vgl. Brittinger, T., Betriebswirtschaftliche Aspekte des Industriebaus: eine Analyse der baulichen Gestaltung industrieller Fertigungsstätten, Dissertation, Mannheim, 1991/1992, S. 347. 256 Vgl. Brittinger, T., Industriebau, S. 346. 257 Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 204.

108

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

a) Tageslichtquotient

Der Tageslichtquotient dient zur Kennzeichnung des zu erwartenden Beleuchtungsniveaus in einem mit Tageslicht beleuchteten Raum. 258 Das zur Innenraumbeleuchtung herangezogene Tageslicht ist entsprechend DIN 5034 diffuses Licht des bedeckten Himmels. 259 Zur Errechnung des Tageslichtquotienten muß zunächst die Außen-Beleuchtungsstärke (Ea) in lx ermittelt werden. 260 Als niedrigster, noch als Tageslicht bezeichneter Bezugswert gelten 5.000 lx. 261 Gemäß Definition beginnt der Tag, sobald das Tageslicht 5.000 lx übersteigt, und endet bei einem Lichtabfall unter diese Marke. Der Bestimmung der Außen-Beleuchtungsstärke kommt eine große Bedeutung zu, da die Tageslichtwerte im Inneren der Räume in direkter Weise von Ea abhängig sind.262 Die Angabe absoluter Größen zur Beurteilung der Tagesbeleuchtung in einem Raum ist problematisch, weil Tageslichtbeleuchtungsstärken in Abhängigkeit der astronomischen, physikalisch-meteorologischen, geographischen und geometrischen Einflußgrößen263 zeitlich und örtlich stark differieren können. 264 Als Abhilfe dient der relative Tageslichtquotient, welcher aus dem Verhältnis der horizontalen Beleuchtungsstärke im Raum (Ep) und der bei vollständig bedecktem Himmel

25 8 Vgl. Bodmann, H. W /Eberbach, K.!Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, herausgegeben von der Bundesanstalt ftir Arbeitsschutz, Dortmund, 1985, S. 21; vgl. Butenschön, A, Untersuchung über den Einfluß von Vorbauten auf die Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, Dissertation, Berlin, 1977, S. 7. 259 Diese Beleuchtungssituation überwiegt stundenmäßig in Deutschland den wolkenlosen Sonnenschein deutlich. 260 261

Vgl. Hettinger, T JKaminsky, G/Schmale, H., Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 219.

262 263

Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 20.

s. 21.

Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht,

Astronomische Einflußgrößen sind das Sonnenspektrum und die Strahldichte der Sonne, Änderungen des Abstandes zwischen Erde und Sonne und Variationen der Sonnendeklination. Physikalisch-meteorologische Einflüsse werden durch die Trübung der Atmosphäre, die Bewölkung, die Streuung in der Erdatmosphäre und die Absorbtion in der Erdatmosphäre bedingt. Geographische Einflußgrößen sind die geographische Länge und Breite des Beobachtungsstandortes sowie die Höhe des Standortes über dem Meer. Geometrische Einflüsse sind Sonnenhöhe und Sonnenazimut, Verschattung und durch umliegende Verbauung und die Neigung und Orientierung der Empflingerfläche. Vgl. Heus/er, W., Tageslichtangebot, S. 4.

264 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 206; vgl. lnoue, K., Die Wahrnehmung des Raumes in Abhängigkeit der Tageslichtmenge, Dissertation, Hannover, 1982, S. 10.

li. Natürliche Beleuchtung

109

im Freien herrschenden Globalbeleuchtungsstärke Ea gebildet wird. 265 Der hierbei errechnete Zahlenwert ist, als Prozentzahl ausgedrückt, der Tageslichtquotient.266 Als Formel läßt sich dieser Zusammenhang wie folgt ausdrücken: (Ep)lOO

TQ

Ea

DIN 5034 enthält eine Gegenüberstellung der fiir verschiedene Anspruchsniveaus benötigten Tageslichtquotienten. Dieser Zusammenhang ist in Tabelle C9 dargestellt. Tabelle C9

Zusammenhang zwischen Tagesliebtquotienten und Anspruchsniveau an die Beleucbtung267

Ansprüche an die Beleuchtung

Mindestwert des TQ (in Prozent)

Mindestbeleuchtungsstärke Ep (in lx) bei Ea von SOOO lx

gering

1

50

mäßig

2

100

hoch

5

250

sehr hoch

10

500

Einflußfaktoren auf den Tageslichtquotienten sind das Verhältnis der Fläche der Lichteinlässe zu der Deckenfläche und Lichtverminderungsfaktoren durch gegebene raumgeometrische Verhältnisse.268 Berücksichtigt werden

265 Vgl. Bodmann, H. W .!Eberbach, K.!Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 21; vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 17. 266

Vgl. Hettinger, T .!Kaminsky, G / Schmale, H., Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 220.

267 In Anlehnung an Jacob, E.!Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 20. 268 Vgl. Butenschön, A , Untersuchung über den Einfluß von Vorbauten auf die Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 10.

110

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

muß auch der Lichttransmissionsgrad der Verglasung, 269 die Licht-Verminderung aufgrundder Versprossung und die Licht-Verminderung durch die Neigung der Verglasung. Starken Einfluß auf den Tageslichtquotienten hat auch die Versehrnutzung der Fenster. 270 Stark verschmutzte Scheiben können den ursprünglichen LuxWert in Fensternähe auf ein Viertel und in der Raummitte auf ein Fünfzehntel reduzieren. 271 Um eine ausreichende Beleuchtung zu gewährleisten, müssen Lichteinlässe regelmäßig gereinigt werden. Dieser erhöhte Reinigungsbedarf wirkt sich in starkem Maße über die Kosten auf die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes natürlichen Lichtes aus. b) Spektralbereich und Farbtemperatur des Tageslichts

Das Tageslicht kommt durch seine Zusammensetzung den Anforderungen des menschlichen Auges in physiologischer und psychologischer Hinsicht am nächsten. 272 Für die Unterscheidung von Farbe, Oberflächenkontrasten oder Materialien bietet das Tageslicht die besten Voraussetzungen. 273 Ebenso lassen sich mit Tageslicht die besten Sehschärfen und Wahrnehmungsgeschwindigkeiten realisieren. Diese Form der Beleuchtung bietet somit fiir ein wirtschaftliches Arbeiten im Industriebetrieb ideale Voraussetzungen. Die solare Strahlung besteht zu 48 Prozent aus sichtbarer Strahlung (380 bis 780 nm), zu 46 Prozent aus Infrarotstrahlung und zu 6 Prozent aus ultravioletter Strahlung. 274 Der sichtbare Bereich setzt sich aus ca. 50 Prozent blauer, 32 Prozent roter und 18 Prozent gelber Strahlung zusammen. 275

269 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 11, 13; vgl. DIN 67507. 270 Vgl. Bodmann, H. W JEberbach, K.!Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 22. 271 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S. 109. 272 Vgl. Heusler, W., Tageslichtangebot, S. 12 - 14; vgl. Walsh, J.W.T., The Science of Daylight, London, 1961, S. 59 -76. 273 Vgl. Benz, C./Leibig, 1./Roll, K.-F., Gestalten der Sehbedingungen am Arbeitsplatz, S. 81. 274 Vgl. Heusler, W., Tageslichtangebot, S. 6. 275 Vgl. Hettinger, Th./Wobbe, G. (Hrsg.), Kompendium der Arbeitswissenschaft, S. 231.

II. Natürliche Beleuchttmg

lll

Herkömmliches Fensterglas läßt den größten Anteil der sichtbaren Strahlung eindringen; der ultraviolette Bereich wird weitestgehend herausgefiltert Es ist jedoch auch möglich, ultraviolettdurchlässige Verglasung einzusetzen. 276 Dieses Vorgehen bietet sich allerdings nur dann an, wenn es sich bei dem einfallenden Licht um direktes Sonnen- oder Himmelslicht handelt. Von Flächen indirekt eingespiegeltes Licht ist ultraviolettarm. Die Sonne besitzt als Lichtquelle eine äußerst hohe Farbtemperatur von ca. 6.500 Grad Kelvin. 277 Bei bestimmten meteorologischen Verhältnissen kann die Farbtemperatur des Tageslichtes sogar Werte zwischen 4.000 und 25.000 Grad Kelvin annehmen. 278 Mit Tageslicht beleuchtete Innenräume weisen somit Farbtemperaturen auf, die bei künstlicher Beleuchtung oftmals von den betroffenen Menschen als unangenehm empfunden werden. Bei Tageslichtbeleuchtung werden ebenfalls sehr viel höhere Leuchtdichten und Beleuchtungsstärken akzeptiert, als dies bei Kunstlicht der Fall ist. 279 c) Abhängigkeit der Tageslichtbeleuchtung von Tages- und Jahreszeiten

Um den Einsatz der Tageslichtbeleuchtung planen zu können, sind Angaben über die Besonnungszeiten erforderlich. 280 Als Besonnungszeiten werden die jahreszeitabhängigen Tageszeitintervalle, in denen eine Fläche von direkter Sonnenbestrahlung getroffen werden kann, bezeichnet. 2 8 1 Durch die Mittelung langjähriger Meßreihen lassen sich für die unterschiedlichen Breitengrade Diagramme erstellen, die den Verlauf der Außenbeleuchtungsstärke Ea in lx in Abhängigkeit von Tages- und Jahreszeit ange-

276 Vgl. Hartmann. E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 209. 277 Vgl. Hettinger, T JKaminsky, G/ Schmale, H.. Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 228. 278 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 206. 279 Vgl. Roessler, G., Tageslichtergänzungsbeleuchtung, S. 51. 280 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 5; vgl. Heus/er, W .. Tageslichtangebot, S. 15; vgl. Reuter, P.. Oberlicht und Sonnenschutz, in: Beleuchtung am Arbeitsplatz, herausgegeben von der Bundesanstalt fiir Arbeitsschutz, Dortrnund, 1988, S. 131. 281 Aydinli, SJKaase, H. Lichttechnische und ergonomische Bewertung von Anlagen zur Abschirmung von Tageslicht im Büro, herausgegeben von der Bundesanstalt filr Arbeitsschutz, Dortmund, 1993, S. 13.

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

112

ben. 282 Als Beispiel solcher Aufzeichnungen zeigt Abbildung C 17 den Verlauf der Horizontalbeleuchtungsstärken Ea im Freien für auf 51 Grad nördlicher Breite gelegene Orte. Untersuchungen dieser Art ermöglichen Aussagen, zu welcher Tageszeit und für wieviele Stunden in einem bestimmten Monat die als Mindest-Außenbeleuchtungsstärke von 5000 lx definierte Marke überschritten wird.

lx

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Uhrzeit (Stunden)

Abbildung C 17: Tages- und jahreszeitlicher Verlauf der Horizontalbeleuchtungsstärken (lx) im Freien283 d) Probleme durch Hitze und Kälte infolge schlechter Isolierung

Durch die für die Nutzung des Tageslichtes unabdingbare Verglasung kann neben der Lichteinstrahlung verstärkt auch Wärmestrahlung eintreten. 284 Glas besitzt eine Wärmeleitung, die in etwa der von Ziegelsteinen entspricht. 282 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 5; vgl. Walsh. J.W.T., The Science ofDaylight, S. 29- 37. 2 83 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen am Arbeitsplatz, S. 205.

284 Vgl. Haller, F/Ruppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 195.

li. Natilrliche Beleuchtung

113

Aufgrund der sehr geringen Dicke des Glases weisen verglaste Stellen eines Gebäudes jedoch im Vergleich zu den Wänden deutlich erhöhte Wärmeleiteigenschaften auf. 2 85 Dies kann bei direkter Sonneneinstrahlung innerhalb der warmen Jahreszeit zu einer unerwünscht hohen Raumaufheizung fuhren. 2 86 Andererseits kann dieser Effekt jedoch während der kalten Jahreszeit auch als Wärmegewinn gewertet werden. 287 Als besonders unangenehm erweist sich eine direkte Bestrahlung von Personen durch Sonnenlicht. Daneben kann sich dies auch sehr nachteilig auf im Raum befindliche Präzisionsmaschinen auswirken. 288 Zur Beurteilung der Strahlungsstärke müssen Messungen vorgenommen werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise an senkrecht zum Strahlungseinfall stehenden Flächen. Die Wärmebelastung ist in direkter Form abhängig von der Konstruktion der Fenster bzw. Oberlichter. Tabelle ClO gibt Auskunft über die maximalen Bestrahlungssummen je nach Ausrichtung und Neigung der Flächen, gemessen in kWh/m2 • Tabelle CJO Zusammenbang zwischen Neigungsgrad und Ausrichtung in die Himmelsrichtungen von Oberlichtern sowie den maximalen Bestrahlungssummen (kWblm')289

oo

30o

45°

60°

75°

90°

N

7,936

6,287

4,863

3,170

2,205

1,843

NO

7,936

6,519

5,352

4,369

3,606

2,975

0

7,936

7,360

6,750

6,006

5,159

4,244

7,936

7,957

7,429

6,584

5,517

4,410

7,936

8,099

7,486

6,543

5.644

4,746

so s

285 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von Industriebauwerken, S. 107. 286 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von Industriebauwerken, S. 109. 287 Vgl. Aydinli, S/Kaase, H. Abschirmung von Tageslicht, S. 33. 288 Vgl. Haller, F/Ruppel, H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung am Arbeitsplatz", S. 195. 70.

2 89 In Anlelmung an Bodmann, H. W ./Eberbach, K/Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S.

8 Meier

114

C. Be1euchtlmg von Industriebetrieben

Unter dem Aspekt der Bestrahlung sind somit um 90 Grad geneigte und nach Norden ausgerichtete Flächen (Nordsheddächer) am günstigsten. Um 30 Grad geneigte und nach Süden gerichtete Flächen weisen die höchsten Belastungssummen auf. Die Grenze, ab der die Bestrahlung als unangenehm empfunden wird, läßt sich in empirischen Tests nicht genau bestimmen. Während eine Bestrahlungsstärke von 30 W/m2 nur von etwa 1 Prozent der Raumbenutzer als störend empfunden wird, sind es bei 40 W/m2 bereits 3 Prozent, bei 60 W/m2 etwa 10 Prozent und bei 77 W/m2 20 Prozent der Raumbenutzer.290 Bei klimatisierten Räumen wird durch die Aufheizung ein erhöhter Einsatz von Klimaanlagen erforderlich. Dies wirkt sich auf die Wirtschaftlichkeit einer Tageslichtbeleuchtungsanlage negativ aus. Die Auskühlung natürlich beleuchteter Gebäude infolge der schlechten Isolationseigenschaften des Glases führt ebenfalls zu hohen Kosten. Hinzu kommen in der kalten Jahreszeit häufig Komfortprobleme durch Zugerscheinungen. Es ist davon auszugehen, daß verglaste Flächen bis zu zehnfach höhere Wärmeverluste bewirken als Wände. Die in diesem Zusammenhang relevante Größe ist der Wärmedurchgangskoeffizient k (W/m2K}. 291 In das Kalkül jeder Planung einer Tageslichtbeleuchtung muß einfließen, daß mit zunehmender Helligkeit des Raumes auch größere Anforderungen an den sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz zu stellen sind. Einsparungen im Kunstliehteinsatz fiihren zu höheren Ausgaben für Isolationseinrichtungen und fiir die Heizung bzw. Kühlung des Raumes. Baumaterialien mit kleinen k-Werten fiihren in der kalten Jahreszeit zu einer geringeren Auskühlung. DIN 4108 enthält empfohlene obere Grenzwerte für die mittleren k-Werte einer ganzen Gebäudehülle. Darüber hinaus existieren Energiekennzahlen mit Sollwerten fiir den jährlichen Energieverbrauch bezogen auf die Geschoßfläche (MJ/m2a).292 Derartige Hilfsmittel erleichtern die Entscheidung bis zu welchem Ausmaß die Nutzung von Tageslicht unter energetischen Gesichtpunkten sinnvoll ist. 290

Vgl. Aydinli, S./Kaase, H. Abschirmung von Tageslicht, S. 33.

291

k kennzeichnet den Wärmestrom (W/m1 } durch ein Bauteil, wenn die angrenzenden Luftschichten sich in der Temperatur um 1 Grad Celsius unterscheiden. Vgl. Seid/, M., TageslichtAnforderungen. Grundlagen. Berechnung, Messung, energetische Aspekte, in: Handbuch fiir Beleuchtung, 5 ., völlig neu bearbeitete Auflage herausgegeben von der Schweizerischen Lichttechnischen Gesellschaft (SLG), Landsberg 1992, Abschnitt 11-1.1, S. 31. 29 2 Vgl. Seid/, M., Tageslicht, Abschnitt 11-1.1, S. 33.

TI. Natürliche Beleuchtung

115

Ein weiteres Problem von Lichteinlässen ist bei höheren Raumfeuchtigkeiten die Schwitzwasserbildung an den Verglasungen.293 e) Blendung durch direkt einstrahlendes Licht

Durch Tageslicht verursachte Blendung kann durch direktes Sonnenlicht, durch den direkt im Blickbereich liegenden Himmel und durch reflektierende Flächen innerhalb oder außerhalb des Gebäudes verursacht werden. 294 Direkte Besonnung kann durch starke Leuchtdichtekontraste innerhalb des Gesichtsfeldes zu psychologischer und physiologischer Blendung führen. Auch hier ist zwischen Direktblendung, verursacht durch direkten Blickkontakt mit der Sonne, und der Reflexblendung, die von der Spiegelung heller Flächen an glänzenden Oberflächen herrührt, zu unterscheiden.295 Direktes Sonnenlicht kann zu Leuchtdichten von 1(109) bis 1,5(109) cd/m2 führen. Der klare Himmel hat 3.000 bis 7.000 cd/m2 , während der bedeckte Himmel Werte von 100 bis 1.000 cd/m2 aufweist. 296 In der Regel können ab 2.000 cd/m2 Blendungserscheinungen auftreten. Für Oberlichter gilt eine maximal zulässige Obergrenze von 6.000 cd/m2 .297 Als bestimmende Größen der Direktblendung erweisen sich der Blickwinkel des Betrachters sowie das Leuchtdichteverhältnis zwischen Lichtquelle und Umgebung. Blendung durch Fenster kann somit durch eine Reduzierung des Leuchtdichtekontrastes zwischen Fensterfläche und umgebenden Raumflächen verringert werden. Eine Möglichkeit ist die Wahl heller gut reflektierender Wandfarben. 298 Daneben empfiehlt sich der Einsatz von Rollos und Sonnenblenden.299 Variable Blendschutzvorkehrungen haben den Vorteil, daß sie in

293 Vgl. Haller, FJRuppel. H., Beiträge zur Problematik "Künstliche Beleuchtung beitsplatz", S. 196. 294 Vgl. Aydinli, SJKaase, H. Abschirmung von Tageslicht, S. 30. 295 Vgl. Heus/er, W., Tages1ichtangebot, S.34. 296 Vgl. AEG-Telefunken (Hrsg.), Lichttechnische Erläuterungen, S. 14. 297 Vgl. Bodmann, H. W./Eberbach, KJReuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 12.

am Ar-

298 Vgl. Aydinli, SJKaase, H. Abschirmung von Tageslicht, S. 30-31. 299 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 20; vgl. Walsh, J.W.T., The Science ofDaylight, S. 165- 186.

116

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Beleuchtungssituationen ohne Blendung den Tageslichtquotienten nicht unnötig reduzieren. 300 Anders verhält es sich bei der Blendgefahr bei Oberlichtern. Da die meisten Oberlichter nicht unmittelbar im Blickwinkel liegen, ist hier die Blendung durch Licht des bedeckten Himmels weniger problematisch. 301 Handlungsbedarf ergibt sich in der Regel bei direkt einstrahlendem Sonnenlicht. Oberlichtvarianten, bei denen die Sonne während einer großen Zeitspanne steil einfallen kann, sind stärker blendungsgetahrdet als nach Norden orientierte und somit von der Sonne eher abgewendete Lichteinlässe. Nach Norden ausgerichtete Scheddächer sind hinsichtlich der Blendung besonders vorteilhaft. Dagegen besteht bei horizontalen Lichtkuppeln ganzjährig Blendungsgefahr.302 Die Blendgefahr von Oberlichtvarianten läßt sich mindern, indem anstelle von Klarglas streuend-transmittierende Oberlichtfenster eingesetzt werden. Diese bewirken, daß das durchgelassene Licht gestreut wird und die Leuchtdichte der Verglasung an jeder Stelle ungefahr gleiche Werte annimmt. Abbildung Cl8 zeigt die in Meßreihen ermittelten maximalen Leuchtdichten (L max) von Oberlichtem verschiedener Ausrichtung. Aus der Abbildung geht hervor, daß das mit 90 Grad geneigte Nordsheddach den für eine Blendung kritischen Wert in der Regel nicht überschreitet; ganz anders bei dem "... um 30 Grad nach Süden geneigten Oberlicht; (Anm. d. Verf.: dieses) übersteigt den Leuchtdichtegrenzwert um mehr als das 4-fache. n303 Für das unter dem Aspekt der Blendung besonders günstige Nordsheddach wird in der Fachliteratur eine Verglasung mit einem Transmissionsgrad von 0, 7 empfohlen. "Alle anderen Oberlichtvarianten benötigen zur Einhaltung des Grenzwertes Verglasungen mit erheblich niedrigeren Transmissionsgraden. "304 Dies fiihrt allerdings zu einem geringeren Beleuchtungsniveau. Auch bei Oberlichtem gibt es die Möglichkeit, Rollos und Sonnenblenden einzusetzen. Diese Anlagen führen zu hohen Anschaffungs- und Wartungskosten.

300 Vgl. Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, in: Beleuchtung am Arbeitsplatz, S. 126- 132. 30l Vgl. Benz, C.!Leibig, JJRoll, K.-F.. Gestalten der Sehbedingungen am Arbeitsplatz, S. 62.

302 Vgl. Bodmann, H. WJEberbach, K.IReuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 76. 3°3 Bodmann, H. WJEberbach, KJReuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 81 .

304 Bodmann, H. WJEberbach, K./Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 79.

II. Natürliche Beleuchtung

117

25000

~ 20000 ~

.E

--Süd --o-- Süd-ost

.~

-o 15000 .E

::s

-l:r-Ost

0

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-o

--e-Nord-ost ---.-Nord

c: 10000

~

o:l 0

öj

E ">1 CIS

5000

~

0

0

30

60

90

Neigung der Oberlichtverglasung

AbbildWlg C18: Maximale Leuchtdichten bei verschiedenen Oberlichtvarianten (Diffuser Transmissionsgrad 0,7pos

Eine weitere Maßnahme gegen Direktblendung ist die Ausrichtung der Arbeitsplätze in einer Weise, die einen direkten Blickkontakt mit den Fenstern und Oberlichtem unmöglich macht. 306 Neben der Direktblendung entstehen beim Einsatz von Tageslicht auch Probleme durch die Reflex- und Indirektblendung. Zur Verminderung der Reflexblendung sei auf vorhergehende Teile der Arbeit verwiesen. 307 Es handelt sich hauptsächlich um die Wahl geeigneter Reflexionsgrade, matter Oberflächen und die Ausrichtung der Arbeitsplätze im Verhältnis zur Blendquelle.

305 Vgl. Bodmann, H. W JEberbach, K./Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 80.

306 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 20; vgl. Letzel, S., Moderne Arbeitsplatzgestaltung unter ergonomischen Gesichtspunkten, S. 31. 307 Siehe Teil C.l.l.d und C.l.l.f

118

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

2. Verschiedene Formen der Tageslichtbeleuchtung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Industriebauten mit Tageslicht zu beleuchten. Die Wahl der richtigen Lichteinlässe wirkt sich stark auf die Kosten und die Qualität des Lichtes aus. Allerdings muß bedacht werden, daß die Innenraumbeleuchtung im weitesten Sinne durch die Bauweise determiniert ist. Änderungen in der Grundkonzeption der Beleuchtung sind deshalb nur bei weitgehenden Umbaumaßnahmen möglich. Die Tageslichtbeleuchtung von Industriebetrieben ist somit ein Aspekt, der einer langfristigen und sorgfältigen Planung bedarf. Die folgenden Abschnitte geben einen Überblick über die gebräuchlichsten technischen Möglichkeiten der Tageslichtbeleuchtung. a) Seitliche Einzelfenster Eine weit verbreitete Form der Tageslichtnutzung ist der Gebrauch von Einzelfenstern. Im Falle der ausschließlichen Befensterung durch Einzelfenster sind strenge Restriktionen hinsichtlich der Raumtiefe zu berückslchtigen.308 Bei einseitiger Befensterung sollte eine Tiefe von ca. 6 m309, bei beidseitiger Befensterung von 12m nicht überschritten werden. 310 Diese Werte variieren allerdings mit der Höhe der verwendeten Fenster. 311 Bei hohen Fenstern und nicht allzu großen Fensterstürzen (kleiner als 0,3 m) kann das Licht tiefer in den Raum eindringen als bei flachen Fenstern. Trotz der Beachtung der Faktoren Raumtiefe und Fensterhöhe fällt die Beleuchtungsstärke mit zunehmender Entfernung vom Fenster stark ab, wie in Abbildung Cl9 schematisch dargestellt ist.312

308 309

Vgl. Walsh, J.W.T., The Science ofDaylight, S. 79.

310 311

Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 21.

312

Vgl. Letzel, S., Moderne Arbeitsplatzgestaltung unter ergonomischen Gesichtspunkten, S. 31.

Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von Industriebauwerken, S. 72.

Vgl. o. V., Tageslicht und Leuchten-Systeme, in: Büroszene, Nr.

1-2,45. Jg., 1993, S. 21.

II. Natürliche Beleuchtung

119

AbbildWlg C 19: VerteilWlg der Beleuchtungsstärke in einem durch Fenster beleuchteten Raum313 Eine Verdoppelung der Fensterfläche führt zu keiner doppelt so starken Beleuchtungsstärke. Der Zuwachs der Beleuchtungsstärke liegt hierbei bei ca. 60 Prozent. 314 Die Lichtdurchlässigkeit des Glases ist ebenfalls ein sehr bedeutender Faktor. Während Klarglas einen Transmissionsgrad von ca. 90 Prozent aufweist, sinkt diese Kennzahl bei Isotierglas auf ca. 70 Prozent und bei Glasbausteinen oder Mattglas auf30 Prozent ab.315 Generell empfiehlt sich, daß der Abstand der Arbeitsfläche aufgrund des starken Abfalls des Beleuchtungsniveaus das Doppelte der Fensterhöhe nicht überschreitet. Die Steigerung der Beleuchtungsstärke eines Raumes durch die Wahl größerer Fenster ist aus wirtschaftlicher Sicht nur bis zu einem gewissen Punkt zu empfehlen. 316 Wird eine bestimmte Fenstergröße überschritten, führt dies nur noch zu geringen Einsparungen an Kunstlicht, ist aber mit starken Auswirkungen auf das Raumklima verbunden. Zur Erreichung eines bestimmten Beleuchtungsniveaus sind bei der Verwendung von Fenstern wesentlich größere verglaste Flächen nötig als bei den meisten Oberlichtvarianten. 313 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung und Sehen arn Arbeitsplatz, S. 192.

314

Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S.

315 316

Vgl. Grandjean, E., Physiologische Arbeitsgestaltung, S. 325.

107.

Als Riebtwert fiir Bürogebäude wird die folgende Beziehung genannt: Das Produkt aus Lichttransmissionsgrad der Scheiben und dem Anteil der Verglasung der Aussenwand darf den Wert 0,2 nicht unterschreiten. Größere Werte fiir dieses Produkt erbringen nur noch geringe Einsparungen an künstlichen Licht. Vgl. Seid/, M., Tageslicht, Abschnitt II-1.1, S. 33.

120

C. Beleuchtwlg von Industriebetrieben

Tabelle Cll gibt Auskunft über den Abfall des Tagesliehquotienten in Abhängigkeit von der Distanz zum Fenster und der Fensterhöhe. Tabelle Cll Zusammenhang zwischen Tageslichtquotienten und Fensterhöhe317

Distanz Fensterbriistung zu Meßpunkt (m)

TQ-Werte (in Prozent) Fensterhöhe 1 m

Fensterhöbe 2,7 m

0

25

25

1

12

20

2

4,5

16

3

2

11

5

1

5,5

8

0,5

2,5

b) Verglasung von Seitenwänden

Verglaste Seitenwände lassen generell eine größere Lichtmenge in den Raum einfließen. Sie eignen sich deshalb zur Ausleuchtung von Räumen größerer Tiefe, wobei 8 m Raumtiefe nicht überschritten werden sollten. Auch bei verglasten Seitenwänden ist ein relativ starker Abfall der Beleuchtungsstärke zur Raummitte hin festzustellen. Die stark schwankenden Tageslichtquotienten bereiten Schwierigkeiten, gleichmäßige Beleuchtungsstärken innerhalb eines Raumes zu erreichen. 3 18 Bei niedrigen Deckenhöhen oder großen Raumtiefen wird es in vielen Fällen erforderlich sein, das Tageslicht durch den ständigen Einsatz von Kunstbeleuchtung zu ergänzen. 319 Hinzu kommt, daß große Glasflächen besonders negative Auswirkungen auf die raumklimatischen Bedingungen eines Industriebetriebes haben. 317 Nach Grandjean, E., Physiologische Arbeitsgestaltung, S. 192. 318 Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 21. 319 Vgl. Roessler, G., Tageslichtergänzungsbeleuchtung, S. 14.

121

ll. Natürliche Beleuchtung

Die Nutzung von Tageslicht durch Fenster und verglaste Wände wird in vielen Fällen den Ansprüchen an eine ökonomische und ergonomische Arbeitsplatzbeleuchtung nicht gerecht. In den unteren Stockwerken mehrgeschossiger Gebäude ist man jedoch häufig auf diese Form der Tageslichtnutzung angewiesen. Zur Lösung der mit seitlicher Verglasung verbundenen Probleme werden in jüngerer Zeit verstärkt sogenannte Lichtlenksysteme angewandt. Unterscheiden lassen sich dabei direkte und indirekte Lichtlenksysteme. Ziel direkter Tageslichtsysteme ist es, für eine gleichmäßigere Verteilung des Tageslichtes im Raum über eine Erhöhung des Lichtangebotes in der Raumtiefe, sowie für eine Reduzierung des Lichtangebotes in Fensternähe zu sorgen. Eine derartige Vorrichtung besteht aus einem lichtsammelnden Element in der Fassade und einer reflektierenden Decke zur gerichteten und diffusen Umverteilung des Lichtes. "Die Belichtung des Raumes über die Decke ermöglicht es, Tageslicht auch an tief im Raum liegende Arbeitsplätze zu lenken, die durch Raumtrennwände geschützt sind."32° Trotz der technischen Vorteile direkter Lichtlenksysteme bleibt zu bedenken, daß derartige Vorrichtungen meist mit sehr hohen Anschaffungsausgaben verbunden sind. Hinzu kommt, daß diese Systeme als noch nicht ausgereift gelten und in den nächsten Jahren mit wesentlichen Weiterentwicklungen zu rechnen ist. Im Gegensatz zu den direkten Lichtlenksystemen sammeln indirekte Lichtlenksysteme das Licht an der Aussenseite und befördern es mit Hilfe eines Leitungsnetzes an eine beliebige Stelle innerhalb eines Gebäudes. Aufgrund des geringen Wirkungsgrades und der sehr hohen Anschaffungsausgaben sind solche Systeme bislang für Industriebetriebe nicht zu empfehlen und kommen allenfalls für Repräsentativbauwerke in Frage.321 c) Raupen- und Sattelaufbauten Kennzeichnend für diese Oberlichter sind geneigte Glasflächen, die sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zur Gebäudeachse verlaufen können

320

Willbold-Lohr, G., in: F1agge, I. (Hrsg.), Licht-Architektur, Stuttgart,

1991, S. 326.

321

Vgl. Willbold-Lohr, G., in: F1agge, I. (Hrsg.), Licht-Architektur, S. 32S.

122

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

(Abbildung C20). 322 Die Verglasung kann bündig mit dem Dach abschließen, oder leicht vom Dach abgesetzt verlaufen. Der bei dieser Dachkonstruktion erreichbare mittlere Tageslichtquotient kann, je nach Breite der Glasfläche der einzelnen Bahnen, Werte zwischen 10 und 20 Prozent erreichen. 323

Raupenoberlicht

Satteloberlicht

Abbildung C20: Raupen- und Satteloberlicht324 Zur Lüftung ist es möglich, in die Verglasung Ausstellfenster zu integrieren, die allerdings wegen ihrer Schräglage zu technischen Problemen mit der Regensicherheit führen können. Derartige Aufbauten gewährleisten bei nicht allzu hohem Sonnenstand oder bedecktem Himmel sehr gute Beleuchtungsqualitäten. Bei hochstehender Sonne kann es aufgrund des direkten Lichteinfalls zu Problemen durch Blendung kommen. Je nach Stärke der Störung muß durch Sonnenblenden Abhilfe geschaffen werden. Dabei handelt es sich um eine mit hohen Kosten verbundene Maßnahme, die sich zudem negativ auf den Tageslichtquotienten auswirkt.

322 Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 22; vgl. Walsh, J.W.T., The Science of Daylight, S. 91. 323 Vgl. Arndt, W., Praktische Lichttechnik, Hilfsbuch zur Anwendung der Lichttechnischen Nonnen, Berlin, 1938, S. 119. 324 Vgl. Neufert, E., Bauentwurfslehre; Grundlagen, Nonnen, Vorschriften, erarbeitete und neu gestaltete Auflage Braunschweig, Wiesbaden, 1992, S. 159.

33., vollständig neu

li. Natürliche Beleuchtung

123

d) Laternenaufbauten

Bestimmendes Merkmal dieser in Abbildung C21 wiedergegebenen Oberlichtvariante sind Aufbauten mit senkrechten oder geneigten Verglasungen.325 Die mittleren Tageslichtquotienten hängen in erster Linie von der Höhe der Aufbauten und dem Achsenabstand der Laternen zueinander ab. Je nach Bauweise sind mittlere Tageslichtquotienten von 6 bis 10 Prozent zu erwarten. 326 Dieser Wert fällt im Vergleich zu anderen Oberlichtvarianten recht gering aus.

I Laterne mit geneigten Öffnungen

Senkrechtlaterne

Abbildung C21 : Laternenoberlicht327 Die Installation einer feuchtigkeitsdichten Belüftung gestaltet sich bei senkrechten Verglasungen weniger aufwendig als bei geneigten Glasflächen. Direkt eintretendes Sonnenlicht ist bei dieser Form der Tageslichtbeleuchtung weniger störend als bei den zuvor beschriebenen Raupendächem. Hervorzuheben ist auch die selbst bei geringen Hallenhöhen gleichmäßige Verteilung des Tageslichteinfalles. Dies ermöglicht konstante Beleuchtungsstärken innerhalb eines Arbeitsraumes.

3 2 5 Vgl. Henn, W., Bauten der Industrie, Band 1, Planung, Entwurf, Konstruktion, München, 1955, S. 172.

326 327

Vgl. Jacob, EJScholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 28. Vgl. Neufert, E., Bauentwurfslehre, S. 159.

124

C. Beleuchtung von fudustriebetrieben e) Glaskuppeln

Grundsätzlich kann zwischen rechteckigen und runden Kuppeln unterschieden werden. Runde Kuppeln werden häufig aus Acrylglas gefertigt; ein Stoff, der durch Verkratzen oder Altem trüb und somit weniger lichtdurchlässig werden kann. Je nach Größe und Anzahl der Kuppeln auf einem Dach lassen sich unter Einberechnung einer kaum vermeidbaren Versehrnutzung mittlere TageslichtQuotienten von 10 bis 15 Prozent erreichen. 328 Eine Lüftung kann über eine einseitige Befestigung der Kuppel mit Hilfe von Scharnieren und die Anhebung des gegenüberliegenden Teiles der Kuppel erfolgen. Auch bei Glaskuppeln kommt es zu Problemen mit der Abdichtung gegen Regenfeuchtigkeit Der Einsatz dieser Oberlichtvariante kann somit zu einer negativen Beeinflussung der Wirtschaftlichkeit durch verhältnismäßig hohe Kosten für Wartungs- und Reparaturarbeiten fuhren. Abbildung C22 zeigt den schematischen Aufbau verschiedener Kuppeloberlichter.

_j lbkfumliche lid:ttkußlcl

L

lid:ttkuppel mit hOOem Aufsal2Jcranz

l'blllid:ttkuppel

Abbildung C22: Kuppeloberlicht329

328

Vgl. Jacob, E/Scholz, H., Beleuchtung im Betrieb, S. 28.

329 Vgl. Neufert, E., Bauentwurfslehre, S. 159.

ll. Natürliche Beleuchtung

125

j) Sheddächer

Sheddächer weisen schräg oder senkrecht stehende Fensterbänder und schräg abfallende Reflektorflächen als Rückwände auf (Abbildung C23). 330 Sheddächer ermöglichen einen sehr gleichmäßig verteilten Lichteinfall, der durch eine runde Ausformung der Shedreflektoren noch verbessert werden kann.

Durch eine Ausrichtung der Sheds nach Norden kann das Entstehen von Blendung weitgehend vermieden werden. Nördlich orientierte Sheddächer erhalten hauptsächlich diffuses Himmelslicht, weshalb auf Sonnenschutzeinrichtungen meistens verzichtet werden kann.331

Schrägshed (60°-Shed)

Senkrechtshed (90°-Shed)

Abbildung C23: Sheddach332

330 Vgl. Henn, W., Bauten der Industrie, S. 173. 331 Vgl. Bodmann, H. WJEberbach, K./Reuter, P., Oberlicht und Sonnenschutz, S. 14. 332 Vgl. Neufert, E., Bauentwurfslehre, S. 159.

126

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Sheddächer mit schräger Befensterung ermöglichen mittlere Tageslichtquotienten von 10 bis sogar über 22 Prozent. 333 Die Schrägstellung der Glasflächen mit 60 Grad ergibt einen fast verdoppelten Tageslichtquotienten gegenüber einer senkrechten Verglasung. Auf diese Weise können die höchsten Luxwerte und die gleichmäßigste .Yerteilung des Lichtes erreicht werden. 334 Diese Oberlichtvariante ist in der Regel die wirtschaftlichste Möglichkeit zur Nutzung natürlichen Lichtes im Industriebetrieb. Die Vorteile von Sheddächern mit schräger Befensterung gehen allerdings mit den zuvor schon angesprochenen Problemen geneigter Verglasungen einher. Dies betrifft eine schwierigere Abdichtung, eine leichtere Versehrnutzung und die aus Sicherheitsgründen erforderliche Verwendung bruchsicheren Glases. 335

3. Zusammenfassende Betrachtung des Einsatzes natürlicher Beleuchtung

Unter betriebswirtschaftliehen Gesichtspunkten kommt den Kosten einer Tageslichtbeleuchtung für Industriegebäude eine besondere Bedeutung zu. Die größten Kostenanteile einer Tageslichtbeleuchtung werden durch folgende Umstände verursacht: •

Verglaste Flächen sind wesentlich teurer als Mauerwerk oder herkömmliche Dacheindeckungen. In Abhängigkeit von den verwendeten Materialien ist dabei von mindestens dreifach höheren Kosten für die gleiche Fläche auszugehen. 336

•

Die vergleichsweise schlechten Isolationseigenschaften verglaster Flächen wirken sich negativ auf die klimatischen Verhältnisse eines Raumes

333 Vgl. Walsh, J.W.T., The Science ofDaylight, S. 92. 334 Vgl. Jacob, E/ Scholz, H.. Beleuchtung im Betrieb, S. 29. 335 Vgl. Brittinger, T., Industriebau, S. 300. 336 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von lndustriebauwerken, S. 110.

II. Natürliche Beleuchtung

127

aus. 337 Als Folge hiervon entstehen zusätzliche Kosten durch den Einsatz von Klimaanlagen und Heizungen. 338 •

Fenster und Oberlichter erfordern wesentlich mehr Reparatur- und Wartungsarbeiten als Mauem oder herkömmliche Dacheindeckungen.

•

Verglaste Flächen, Vorhänge, Jalousien usw. sind sclunutzanfällig und müssen häufig gereinigt werden. 339

Auch ein mit Tageslicht beleuchteter Betrieb kommt nicht ohne künstliche Beleuchtung aus. Aus diesem Grunde müssen fiir einen solchen Bau fiir die Anschaffung einer künstlichen Beleuchtungsanlage in der Regel Investitionen in gleicher Höhe, wie fiir einen ausschließlich künstlich beleuchteten Bau veranschlagt werden. Eine künstliche Beleuchtungsanlage in einem Betrieb mit natürlicher Beleuchtung kommt allerdings auf das Jahr bezogen weniger zum Einsatz und ist somit geringerem Verschleiß unterworfen. In der Vergangenheit galt eine Beleuchtungsanlage nach ungefähr zehn Jahren als veraltet, da ältere Anlagen bei gleicher Leistung bis zu doppelte Energiekosten verursachten. 340 Aus diesem Grunde ist es nicht vertretbar, eine längere Verwendbarkeit fiir die künstliche Beleuchtungsanlage eines Industriebetriebes mit Tageslichtnutzung anzusetzen als fiir einen ausschließlich künstlich beleuchteten Bau. Prinzipiell kann davon ausgegangen werden, daß ein natürlich beleuchteter Industriebetrieb zu höheren Investitionen und Investitionsfolgekosten fiir die Instandhaltung des Gebäudes führt als ein künstlich beleuchtetes Gebäude. 341 Dies begründet sich, wie bereits angedeutet, durch eine Reihe von Kosten, die bei einem ausschließlich mit Kunstlicht beleuchteten Gebäude ohne Lichteinlässe nicht berücksichtigt werden müssen. Zu nennen sind in erster Linie die Kosten fiir den Einbau von Fenstern, Oberlichtem und Sonnenschutzeinrichtungen. Hinzu kommt der eventuelle zusätzliche Bedarf einer 337 Vgl. Heus/er, W., Tageslichtangebot, S. l. 338 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 22; vgl. M ellerowicz, K., Betriebswirtschaftslehre der Industrie, Band 1: Grundfragen und Führungsprobleme industrieller Betriebe, S. 382. 339 Vgl. Krochmann, J., Über die Berechnung der Beleuchtung von Innenräumen mit Tageslicht, S. 21. 340 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Lichtforum, Gutes Licht fiir Qualität und Sicherheit- Fachinformationen zur Beleuchtungstechnik, Heft 18, Frankfurt!M., 1994, o.S. 341 Vgl. Briltinger, T., Industriebau, S. 345.

128

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Klimaanlage. Gebäude mit natürlicher Beleuchtung fuhren zudem zu relativ hohen variablen Kosten durch einen häufigeren Einsatz von Heizung und Klimaanlage und einer gesteigerten Notwendigkeit fiir Reinigungs-, Wartungs- und Reparaturarbeiten. Der Einsatz von Tageslicht fuhrt neben den bekannten positiven Wirkungen auf den arbeitenden Menschen aber auch zu einer Reihe von möglichen Einsparungen. Dies betrifft in erster Linie die Energiekosten fiir den geringeren Betrieb der Beleuchtungsanlage. Auch sind geringere Kosten für Lampenersatz, sonstige Verschleißteile sowie Wartungs- und Reinigungskosten an der künstlichen Beleuchtung zu veranschlagen. Die Frage, welche der beiden Beleuchtungsformen sich positiver auf die Wirtschaftlichkeit eines Industriebetriebes auswirkt, läßt sich nicht allgemein beantworten. Hinzu kommt, daß dieser Frage fiir die betriebliche Praxis ohnehin keine große Bedeutung zukommt, da der Einbezug des Tageslichtes, wie bereits erwähnt, gesetzlich vorgeschrieben ist. In einen Wirtschaftlichkeitsvergleich muß eine Fülle von individuellen Daten miteinbezogen werden. 342 Dies betrifft in erster Linie das fiir bestimmte Tätigkeiten benötigte Beleuchtungsniveau und die erforderliche Qualität der Beleuchtung hinsichtlich Lichtfarbe und Farbwiedergabe, Blendungsbegrenzung, Lichtrichtung und Schattenwirkung sowie Leuchtdichteverteilung. Hinzu kommt, daß Aussagen über die Wirtschaftlichkeit der Tagesbeleuchtung eines Gebäudes nur dann Bestand haben können, wenn alle relevanten astronomischen, physikalisch-meteorologischen, geographischen und geometrischen Einflußgrößen miteinbezogen werden. Pauschale Aussagen über die Auswirkung der Tageslichtnutzung auf die Gesamtbetriebskosten eines Industriegebäudes bergen daher immer die Gefahr größter Ungenauigkeiten. Die Ermittlung der Kosten einer Tageslichtbeleuchtung muß somit situationsspezifisch unter Beachtung der jeweiligen Gegebenheiten erfolgen.343 Die Entwicklung der Kosten ist höchstens als Tendenz zu erkennen: Ein ausschließlich künstlich beleuchteter Industriebau hat relativ geringe Betriebskosten bei niedrigen Preisen fiir Elektrizität (zum Betrieb der Lampen) und hohen Löhnen fiir Wartung- und Reinigungsarbeiten sowie hohen Preisen fiir die Raumklirnatisierung. Eine Tageslichtbeleuchtung ist vor allem bei Erfor-

342 Vgl. Siegesmund, G., Zu Fragen der Beleuchtung von Industriebauwerken, S. 43. 343 Vgl. Heusler, W., Tageslichtangebot, S. 47.

ill. Künstliche Beleuchtung

129

dernis hoher Beleuchtungsstärken und guter Farbwiedergabeeigenschaften zu bevorzugen. Wird ein Kostenvergleich zwischen den verschiedenen Möglichkeiten der Tageslichtnutzung angestrebt, ist in den allermeisten Fällen dem Sheddach der Vorzug zu geben.

m. Künstliche Beleuchtung Die ständige Verfügbarkeit konstanter Beleuchtungsverhältnisse ist eine Grundvoraussetzung fiir die meisten Arbeiten in industriellen Betrieben. Ohne den Einsatz von Kunstlicht wäre die Regelmäßigkeit der Arbeitszeit und die Gleichförmigkeit der Arbeitsbedingungen nicht in dem benötigten Maße gewährleistet. 344 In fiüheren Zeiten war es in vielen handwerklichen Betrieben möglich, einen Herstellungsprozeß weitgehend an den Verlauf der natürlichen Lichtverhältnisse anzupassen. So wurden Arbeiten, die verhältnismäßig hohe Beleuchtungsstärken benötigten, zu Zeiten ausgeführt, in denen genügend natürliches Licht zur Verfügung stand. Diese Art der Lichtnutzung ist in der heutigen industriellen Produktion nicht mehr denkbar. Wirtschaftliche Fertigungsprozesse erfordern häufig lange Maschinenlaufzeiten. Die künstliche Beleuchtung ermöglicht, daß während der gesamten Arbeitszeit die gleichen Arbeitsgänge unabhängig vom Tageslichtangebot ausgeführt werden können. Hinzu kommt, daß die ausschließliche Beleuchtung großer Werkhallen mit Tageslicht häufig zu Problemen führt.345 Dies betrifft vornehmlich die Bereitstellung ausreichender Luxwerte und die Ausrichtung der Arbeitsplätze und Produktionsanlagen am räumlichen Lichtangebot

7.

344 Römhild, T., Kunstlicht-Über die Symbolik künstlicher Beleuchtung, Frankfurt!M., 1992, S. 345 Vgl. Romhild, T., Kunstlicht, S. 28.

9 Meier

130

C. Beleuchtung von fudustriebetrieben

1. Grundsätzliche Überlegungen für den wirtschaftlichen Einsatz von Kunstlicht

Durch den Einsatz zeitgemäßer Leuchten, Lampen, Vorschaltgeräte und Schaltungen lassen sich Kosten durch ·Einsparungen im Energieverbrauch senken. Es handelt sich hierbei um einen Ansatz, der es ermöglicht, ökonomische und ökologische Ziele gleichzeitig zu optimieren. Daneben wirken sich die Komponenten einer Beleuchtungsanlage auch auf weitere Kosteneinflußgrößen aus. Dies betrifft in erster Linie die Wartungsintervalle und die Kosten von Ersatzteilen. Viele Beleuchtungsanlagen im betrieblichen Einsatz sind erheblich überaltert. 346 Es ist davon auszugehen, daß über die Hälfte aller Beleuchtungsanlagen nicht mehr dem aktuellen Stand der Beleuchtungsteclmik entsprechen. 347 Der bewußte und rationelle Einsatz knapper Ressourcen darf jedoch unter keinen Umständen zu Beleuchtungsanlagen fuhren, die den Anforderungen einer Arbeitsaufgabe nicht genügen. Erklärtes Ziel der Konzipierung einer Beleuchtungsanlage muß es bleiben, durch optimale Sehbedingungen positiven Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit über Leistung, Ermüdung, Ausschußraten und Unfallzahlen zu nehmen. Die Anschaffung einer leistungsfähigen Anlage oder die Modernisierung einer bereits bestehenden Beleuchtung ist mit Investitionen verbunden. 348 Diese Anschaffungsausgaben amortisieren sich, wie viele Praxisbeispiele belegen, in den meisten Fällen in einer relativ kurzen Zeit von zwei bis fiinf Jahren.349 Eine Beleuchtungsanlage, deren Betrieb ökonomisch und ergonomisch sinnvoll ist, beruht im wesentlichen auf den folgenden drei Aspekten:

346 Gemäß einer Untersuchung aus den achtziger Jahren waren nahezu 40 Prozent der Beleuchtungsanlagen älter als 15 Jahre; etwa 30 Prozent lagen bei einem Alter zwischen 5 und 15 Jahren. Vgl. Hüttermann, T., Aspekte bei der Sanierung von Beleuchtungsan1agen, in: Licht, Nr. 11, Jg. 34, 1982, S. 588- 593; vgl. Menzi, A, Beleuchtung als Teil des Wohlbefmdens am Arbeitsplatz, S. 9. 347 Interview mit Herrn Wamer, Dipl.-lng. filr Lichttechnik. am 31.01.1994 in Hanau. 348 Zieseniss, C.-H.. Sanierung von Beleuchtungsanlagen, in: Industrie Anzeiger, Nr. 19, Jg. 107, 1985, S. 15. 349 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Lichtforurn, Heft 18, o.S.

ill. Künstliche Beleuchtung

131

•

Einsatz von Leuchten, die einen hohen Betriebswirkungsgrad aufweisen. Bei direkter Beleuchtung ist ein möglichst großer Anteil des produzierten Lichtes auf die Arbeitsfläche zu lenken. 350

•

Verwendung von Lampen, die sich durch besonders hohe Lichtausbeute und lange Lebensdauer auszeichnen.

•

Einbau neuartiger Schaltungen, die unnötige Energieverluste vermeiden und es ermöglichen, die Beleuchtung an die situativen Erfordernisse anzupassen.

Hinzu kommt, daß Innenräume mit hohen Reflexionsgraden Einsparungen bei den Energiekosten ermöglichen. 351 Die Kombination dieser Maßnahmen im Rahmen einer präzisen Beleuchtungsplanung erlaubt heute, Beleuchtungsanlagen zu realisieren, die mit rund der Hälfte des vor 20 Jahren benötigten Energieverbrauchs auskommen. 352

a) Einsatz wirtschaftlicher ieuchten Die Wirtschaftlichkeit einer Beleuchtungsanlage wird in erheblichem Maße vom Wirkungsgrad der verwendeten Leuchten bestimmt. Dieser gibt Auskunft, welcher Anteil des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstromes auf die Gebrauchsebene gelenkt wird. Aber auch Aspekte wie die Lichtverteilungskurve der Leuchte, die Abmessungen des Raumes sowie die Reflexionsgrade der Objekte eines Raumes müssen berücksichtigt werden. 353 Für viele Beleuchtungssituationen sind moderne Spiegel-Rasterleuchten eine gute Lösung. Diese zeichnen sich durch besonders günstige Eigenschaften bezüglich Blendung, Lichtlenkung und Wirkungsgrad aus.354 Eine besonders wichtige Rolle bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit einer Leuchte spielt deren Wartungsfreundlichkeit Wichtige Kriterien sind eine 350 351

Vgl. Bäcker, W., Künstliche Beleuchtung, S.

126; vgl. DIN 5039.

Vgl. Dodillet, H.-J., Einsparungen von Energiekosten - Geringere Stromkosten durch höhere Reflexionsgrade im Innenraum, in: Licht. Nr. 2, 37. Jg., 1984, S. 144- 145.

352 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Lichtforum, Heft 18, o.S.; vgl. Mil/s, E/ Piette, M., Advanced Energy-efficient Lighting Systems: Progress and Potential, in: Energy, Nr. 2, Jg. 18, Oxford 1993, S. 75- 97. 353 Vgl. Bäcker, W., Künstliche Beleuchtung, S. 127. 354 Vgl. o.V., Zeitgemäße Lichtverhältnisse, in: Schweizerische Technische Jg. 88, 1991, S. 19.

Zeitschrift, Nr.

14,

132

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

geringe Versehtnutzungsneigung und. eine gute Zugänlichkeit für Wartung und Reinigung. 355 b) Einsatz wirtschaftlicher Lampen

Die Meßgröße für die Wirtschaftlichkeit einer Lampe ist die Lichtausbeute (lm!W); definiert als Verhältnis von abgestrahltem Lichtstrom (lm) und aufgenonunener Leistung (W). Um die richtige Lampe fiir eine bestinunte Arbeitsaufgabe zu finden, müssen neben der Lichtausbeute auch die erforderlichen Gütekriterien berücksichtigt werden. "In Hinblick auf die Energieersparnis und Wirtschaftlichkeit wurden in den letzten Jahren von den Lampenherstellern Lichtquellen entwickelt, die gleichzeitig gute Werte bezüglich der beiden Gütekriterien Lichtausbeute und Farbwiedergabe... erzielen."356 Da die Lampen in aller Regel einen nur geringen Anteil der Anlagenkosten betragen, ist es in vielen Fällen unter wirtschaftlicher Hinsicht empfehlenswert, auch dann auf Lampen mit besonders hoher Lichtausbeute zurückzugreifen, wenn diese etwas teuerer als herkömmliche Leuchtrnittel sind. Die durchschnittlich zu erwartende Nutzlebensdauer sowie die Kosten für das Auswechseln einer Lampe sind neben Energieverbrauch und Anschaffungsausgaben weitere Kriterien, die auf die Wirtschaftlichkeit einer Lampe Einfluß haben. Auf diese Aspekte wird an späterer Stelle, bei der Vorstellung der verschiedenen Lampentypen, ausfuhrlieber eingegangen. c) Einsatz wirtschaftlicher Vorschaltgeräte, Lichtsteuerungen und Teilschaltungen

Durch die richtige Wahl der für den Betrieb von Entladungslampen benötigten Vorschaltgeräte lassen sich ebenfalls Kosten senken. Besonders günstig sind in vielen Situationen elektronische Vorschaltgeräte. Diese betreiben die 355 Vgl. Fördergerneinschaft Gutes Licht (Hrsg.). Gutes Licht fiir Gewerbe, Handwerk und Industrie, S. 15. 3 56 Bäcker, W., Künstliche Beleuchtung, S. 129; vgl. Kebschull, W., Möglichkeiten und Probleme neuer Lampen, in: Beleuchtung am Arbeitsplatz, herausgegeben von der Bundesanstalt fiir Arbeitsschutz, Dortmund, 1988, S. 42; vgl. Siemens AG (Hrsg.), Wirtschaftlich beleuchten und gestalten, in: Licht, Nr. 12, Jg. 38, 1983, S. 680-681.

ill. Künstliche Beleuchtung

133

Lampen mit einer zwischen 20 und 40 kHz liegenden Hochfrequenz. Dies steigert die Lichtausbeute bei gleichzeitiger Reduzierung der Verlustleistung.357 Herkömmliche Beleuchtungsanlagen verfugen nur über die Möglichkeit, ein- oder ausgeschaltet zu werden; eine stufenweise Anpassung in Abhängigkeit von dem zur Verfugung stehenden Tageslicht ist nicht möglich. Mit Hilfe moderner Lichtsteuerungsanlagen kann die gewünschte Beleuchtungsstärke über den ganzen Tag konstant gehalten werden. 358 Auf diese Weise ist es möglich, für den arbeitenden Menschen unangenehme Helligkeitssprünge, unnötig hohe Beleuchtungsstärken sowie den häufig nicht sinnvollen Dauerbetrieb von Lampen zu vermeiden. 359 Eine solche Anlage hat folgende Vorteile: •

Längere Lebensdauer der Lampen: bei Leuchtstofilampen bis zu 30 Prozent; bei Glühlampen bis zu 100 Prozent.

•

Stromeinsparungen bis über 50 Prozent. 360

•

Geringerer Bedarf an Verschleißteilen und Wartung, da eine kontinuierliche Anpassung der Helligkeit weniger Schaltvorgänge erfordert und elektronische Bauteile insgesamt langsamer altem als herkömmliche Teile.361

In vielen Fällen des betrieblichen Einsatzes erweist es sich als sinnvoll, Tei/abscha/tungen von Beleuchtungsanlagen vorzunehmen. Dadurch wird erreicht, daß die Helligkeit in bestimmten Raumteilen, die beispielsweise durch ihre Lage mehr Tageslicht erhalten als andere, individuell angepaßt

3 57 Vgl. Richter, H.-J., Planung neuer und Sanierung alter Beleuchtungsanlagen, S. Menzi, A, Beleuchtung als Teil des Wohlbefmdens am Arbeitsplatz, S. 10.

62; vgl.

358 Vgl. Nickel, V/Weißflog, A, Energiesparende Tages- und Kunstlichtverwendung in Innenräumen in Abhängigkeit vom Raumklima, in: Elektrie, Nr. 1, Jg. 42, 1988, S. 34-38. 359 Interview mit Herrn Wamer, Dipl.-Ing. filr Lichttechnik, am 31.01.1994 in Hanau; vgl. Mills, E.!Piette, M., Advanced Energy-efficient Lighting Systems, S. 84; vgl. Froitzheim, U., Beleuchtung, Modernste Technik spart Geld und Strom und schont die Gesundheit der Mitarbeiter, in: Wirtschaftswoche, Nr. 24, 1994, S. 123. 360 Vgl. Begemann, S., Elektronik in moderner Beleuchtung, in: Flagge, I. (Hrsg.), LichtArchitektur, Stuttgart, 1991; S. 345.

361 Vgl. Höcker, W., Künstliche Beleuchtung, S. 131.

134

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

werden kann.362 In diesen Situationen ist es meist von Vorteil, wenn die Schaltbereiche klein gewählt werden.363 Vermehrten Einsatz finden auch Schaltungen, bei denen die Beleuchtung über Bewegungsmelder gesteuert wird. So kann sichergestellt werden, daß in Räumen, in denen sich längere Zeit niemand aufhält, nicht unnötigerweise die Beleuchtungsanlage betrieben wird. 364 Beachtet werden sollte dabei, daß häufiges Schalten zu einer verkürzten Lebensdauer von Lampen und Vorschaltgeräten führt. Die praktische Erfahrung zeigt, daß beim Betrieb von Entladungslampen Ausschaltungszeiten von unter 15 Minuten vermieden werden sollten. 365

2. Leuchten

Eine Leuchte ist ein ".. .je nach Zweckbestimmung überwiegend nach funktionalen oder formalästhetischen Grundsätzen ausgebildetes Gerät, das zur Lenkung und Abschirmung des Lichtes der Lampen bei je nach Zweckbestimmung hohem Wirkungsgrad und gleichzeitigem Schutz des Benutzers vor Blendung dient, einschließlich der zur Befestigung, zum Schutz der Energieversorgung der Lampe, der zum Schutz des Benutzers vor hohen Berührungsspannungen und bei besonderen Einsatzbedingungen für die Betriebssicherheit notwendigen Bestandteile. n366

a) Komponenten einer Leuchte Gemäß den vielfältigen lichttechnischen Einsatzmöglichkeiten von Leuchten lassen sich zahlreiche Formen und Typen unterscheiden. Eine grundsätzliche Differenzierung ist zwischen Leuchten fiir dekorative Verwendungen und Zweckleuchten notwendig. Weitere Kriterien zur Beurteilung von Leuchten 362

Vgl. Nickel, V ./Weißflog, A, Energiesparende Tages- und Kunstlichtverwendung, S. 36.

3 6 3 Vgl. König, KJStegelitz, J., Verfahren der Arbeitsgestaltung, S. 87.

364

Interview mit Herrn Warner, Dipi.-Ing. filr Lichttechnik, am 31.01.1994 in Hanau.

365

Vgl. Bäcker, W., Künstliche Beleuchtung, S.

366 Hentschel,

132.

H.-J., Leuchten, in: Handbuch fiir Beleuchtung, 5., völlig neu bearbeitete Auflage herausgegeben von der Schweizerischen Lichttechnischen Gesellschaft (SLG), Landsberg, 1992, Abschnitt 1-7, S. l ; vgl. AEG·Telefunken (Hrsg.), Lichttechnische Erläuterungen, S. 48.

135

ill. Künstliche Beleuchtung

sind lichttechnische Eigenschaften, Benutzersicherheit, Einsatzfähigkeit und Haltbarkeit unter bestimmten Umweltbedingungen. Darüber hinaus sind leichte Montierbarkeit und die Zugänglichkeil für den Austausch von Lampen sowie für andere Wartungsarbeiten zu berücksichtigen.367 Abbildung C24 gibt einen Überblick über die grundlegenden Elemente einer Leuchte.

~-....C!;;;;;;;;:-------:Befestigung

Abschlußglas ichtung

Abbildung C24: Aufbau einer Leuchte

Die Fassung stellt die elektrische Verbindung zwischen Netz und Lampe her. Wichtigste Aufgabe des Leuchtengehäuses ist es, Schutz vor Umwelteinflüssen, wie extreme Temperaturen, mechanische Belastungen, Wasser, aggressive Flüssigkeiten und Dämpfen zu bieten. 368 Bei vielen Lampenkonstruktionen dient die Innenseite des Gehäuses als Reflektor.

367 Vgl. Wittig, W., Einfiihrung in die Beleuchtungstechnik, S. 81. 368 Vgl. Reck, M., Elektrische Lichttechnik, S. 50.

136

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Grundsätzlich lassen sich streuende und spiegelnde Reflektoren unterscheiden. 369 Der Wirkungsgrad370 eines streuenden Reflektors wird in erster Linie durch seine Größe und die Einbautiefe der Lampe bestimmt. Die Form des Reflektors hat hierbei einen geringeren Einfluß und wird maßgeblich von ästhetischen Aspekten beeinflußt. 371 Als Oberflächen :fiir streuende Reflektoren kommen spiegelnde Materialien, weiße Lacke oder Emailbeschichtungen zum Einsatz. Leuchten :fiir niedere und mittelhohe Räumlichkeiten weisen in der Regel streuende Eigenschaften auf. Im Gegensatz zu streuenden Reflektoren kommt bei spiegelnden Reflektoren der Form eine entscheidende RoHe zu. Sie bewirkt, daß jeder Lichtstrahl den Reflektor bereits

nach einmaliger Reflexion verläßt. 372 Spiegelreflektoren weisen häufig hochglanzeloxierte Alwniniuminnenseiten auf. Unterscheiden lassen sich Kugelspiegel, Parabolspiegel und E11ipsoidspiegel.

Die Wirkung eines Kugelreflekorts ist streuend, wobei jedoch ein höherer Wirkungsgrad als bei herkömmlichen streuenden Reflektoren erreicht werden kann. Parabolspiegelleuchten finden in Scheinwerfern und zur Beleuchtung hoher Hallen häufige Verwendung. 373 Bei diesem Leuchtentyp befindet sich die Lichtquelle im Fokus eines Parabolspiegels. Eine solche Leuchte sendet gebündeltes Licht aus. Die Bündelung nimmt mit großer Brennweite des Reflektors und kleinem Durchmesser der Lampe zu. 374 Ellipsoidspiegel weisen zwei Brennpunkte auf. In einem Brennpunkt befindet sich die Lichtquelle. Im zweiten Fokus sammeln sich die Lichtstrahlen, bevor sie von dort aus zerstreut werden. Diese Spiegelform ermöglicht es, viel 369 Vgl. Jansen, J., Beleuchtungstechnik, ein Handbuch zum Entwerfen von Beleuchtungsanlagen, Band I, Grundlagen, Philips Lichtberatungsstelle, Philips' Technische Bibliothek, Eindhoven, 1954, S. 79. 370 Näheres zum Wirkungsgrad einer Leuchte: Vgl. AEG-Telefimken (Hrsg.). Lichttechnische Erläuterungen, S. 55 bisS. 63. 37 I Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Abschnitt I-7, S. 3; vgl. Zimmermann, A. Entwicklungstendenzen in Technik und Absatz von lrutenraumleuchten, Dissenation, Berlin, 1975, S. 23. 372 Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Abschnitt 1-7, S. 3. 373 Vgl. DIN 5037, Teil I - 3. 374 Vgl. Jansen, J., Beleuchtungstechnik, Band I, Grundlagen, S. 79.

III. Künstliche Beleuchtung

137

Licht durch kleine Öffnungen ausstrahlen zu lassen. Voraussetzung sind allerdings kleine Lampen mit hohen Leuchtdichten. Kugelspiegel finden häufig in Leuchten zur Einzelplatzbeleuchtung Verwendung. Weitere Bestandteile einer Leuchte sind Abdeckungen und Abschirmungen. Diese haben vor allem die Aufgabe, das Leuchteninnere vor Fremdkörpern wie Staub und Feuchtigkeit zu schützen. Daneben beeinflussen sie die lichttechnischen Eigenschaften der Leuchte. Konstruktionen zur Befestigung müssen einen sicheren Halt der Leuchte gewährleisten. Die gebräuchlichsten Montageflächen sind Wände und Dekken. 375 Daneben gibt es auch Leuchten, die mit Hilfe von Stäben, Seilen oder Ketten in einem gewissen Abstand von der Decke abgehängt sind. 376

Die Ausgestaltung der Verschlußsysteme spielt fiir die Wartungsfreundlichkeit und die Zugänglichkeil einer Leuchte eine maßgebliche Rolle. Eingesetzt werden neben verschiedenen Hebelkonstruktionen auch innenliegende, unsichtbare Bajonett- und Federverschlüsse. 377 Die Wartungskosten sind ein bedeutender Faktor zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit eines Beleuchtungssystems. Leuchten, deren Wartung nur mit dem Einsatz von Werkzeug und zeitaufwendiger Montage vorgenommen werden kann, :ftlhren zu erhöhten Kosten. Dichtungen verhindern, daß über konstruktionsbedingte Ritzen und Fugen schädliche Stoffe in das Lampeninnere gelangen können. 378

Großen Einfluß auf die Funktion einer Leuchte haben die lichttechnischen Baustoffe. Hierbei ist eine Unterscheidung in lichttechnische Baustoffe im engeren und im weiteren Sinne möglich.

375 Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Abschnitt 1-7, S. 6. 376 Handelt es sich bei der abgehängten Decke um eine Konstruktion aus Holz, bietet sich die Verwendung von Schrauben zur Befestigung der Leuchte an. Bei abgehängten Putzdecken sind spezielle Einbaurahmen erforderlich. Die Befestigung von Leuchten in Paneeldecken erfolgt durch Einklemmen des Decken-Tragprofils zwischen Leuchte und Winkelschine. 377 Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Abschnitt 1-7, S. 5. 378 Vgl. Hentschel, H.-J.. Leuchten, Abschnitt 1-7, S. 5.

C. Beleuchtlmg von Industriebetrieben

138

b) Lichttechnische Baustoffe

Lichttechnische Baustoffe im engeren Sitme oder auch Leuchtenbaustoffe bezeichnen die fiir den Bau einer Leuchte eingesetzten Materialien. 379 Lichttechnische Baustoffe im weiteren Sinne sind alle Materialien, die einen Einfluß auf die Beleuchtungssituation eines Raumes ausüben. Beispiele hierfiir sind Bodenbeläge, Tapeten, Anstrichfarben usw.380 Die Eigenschaften lichttechnischer Baustoffe werden hauptsächlich durch den Reflexionsgrad p, den Absorptionsgrad a. und den Transmissionsgrad 't bestimmt. 381 Bei stark streuenden Materialien sind das Streuvermögen er und bei schwachstreuenden Stoffen der Halbwertwinkel y bedeutsam.382 Die Wirkung lichttechnischer Baustoffe beruht im Wesentlichen auf folgenden drei Prozessen:383 Anderung der Lieh/richtung. Dies erfolgt über Reflexion und Brechung an den Oberflächen und durch Streuung des Lichtes an den Grenzflächen und im Inneren des Körpers. Lichtverluste durch Absorbtion. Hier wird ein bestimmter Anteil des durch einen Körper dringenden Lichtstromes in Wärme umgewandelt. Zielsetzung beim Einsatz lichttechnischer Baustoffe ist es in den meisten Fällen, die Absorption möglichst gering zu halten, um so hohe Wirkungsgrade zu erreichen. Erzeugung von Strahlung durch Absorbtion. Neben den bereits genannten Aspekten können lichttechnische Baustoffe durch Absorption kurzwelligen Lichtes sichtbare Strahlung erzeugen.

379 380

DIN 5036, Teil! -4. Vgl. Hentschel, H.-J., Licht und Beleuchtung, S. 191. 381 Vgl. AEG-Te1efunken (Hrsg.), Lichttechnische Erläuterungen, S. 48. 382 Der Wert cr berechnet sich nach der folgenden Formel: Vgl.

L2o+L1o

a=---

2Lj

Hierbei bedeutet Ls ~O und '-'7o die Leuchtdichte bei 5, 20 und 70 Grad, bezogen auf die Flächennormale bei senkrechiem LichteinfalL Der Wert filr den Halbwertwinkel "Y bei schwach streuenden Stoffen ist der Winkel, unter dem die Leuchtdichte des Baustoffes auf die Hälfte der Leuchtdichte des Maximalwertes abgesunken ist. Vgl. Hentschel, H.-J., Licht und Beleuchtung. S. 191. 383 Vgl. Hentschel, H.-J., Licht und Beleuchtung. S. 190.

ffi. Künstliche Beleuchtung

139

Prinzipiell ist bei den Leuchtenbaustoffen eine Unterscheidung zwischen Baustoffen :fiir das Leuchtengehäuse, Reflektorbaustoffen und lichtdurchlässigen Baustoffen sinnvoll. aa) Baustoffe :fiir das Leuchtengehäuse

Gehäuse von Leuchten sind häufig starken thennischen, mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt. Zudem müssen sie den elektrischen Sicherheitsanforderungen gerecht werden. Die folgenden Materialien eignen sich :fiir den Bau von Leuchten besonders gut:

Stahlbleche mit behandelten Oberflächen. Zum Korrossionsschutz empfiehlt es sich in vielen Fällen, die Bleche zu verzinken, zu lackieren oder andersartig zu beschichten. Edelstahl und verchromter Stahl wird häufig fiir Kleinteile wie Verschlüsse, Befestigungen, Schrauben usw. eingesetzt. Keramische Stoffe, wie beispielsweise Porzellan, dienen in erster Linie zur Isolation elektrischer Bauteile. A luminium wird in Form von Gußteilen und als Blech zum Leuchtenbau verwendet. Vorteile dieses Materials sind sowohl das relativ geringe Gewicht als auch die hohe Korrossionsfestigkeit. Kunststoffe verschiedener Art haben fiir den Lampenbau eine besondere Bedeutung. Phenol- und Melaminharze werden häufig für Leuchtengehäuse, Fassungen, Klemmen und elektronische Bauteile eingesetzt. Glasfaserverstärkte Polyesterharze erweisen sich als resistent gegen aggressive Gase und Flüssigkeiten. 384 Zum Bau von Dichtungen und flexiblen Teilen werden spezielle Gummimischungen und aufgeschäumte Kunststoffe eingesetzt. Synthetischer Filz hat den Vorzug, daß er eine gewisse Atmung der Leuchte bei gleichzeitig gutem Staubschutz ermöglicht, was die häufig zu beobachtende Ansammlung von Kondenswasser im Leuchteninneren verhindert.

384 Vgl. Wittig, W., Einfiihrung in die Beleuchtungstechnik, S. 83.

140

C. Beleuchtwtg von Industriebetrieben

bb) Reflektorbaustoffe Zum Bau von Reflektoren werden häufig verschiedenartige weiß beschichtete Bleche und Spiegel verwendet. Diese bestehen oft aus Aluminium, welches durch Eloxieren dauerhaft hochglänzend und widerstandsfähig gemacht wurde. Tabelle Cl2 gibt einen Überblick über Reflexionsgrade verschiedener Reflektorbaustoffe. Tabelle CJ2 Reflexionsgrade verschiedener Reflektorbaustoffe385

Leuchtenbaustoff

Reflexionsgrad p in Prozent

Aluminium (hochglänzend)

80-87

Aluminium (eloxiert, matt)

80-85

Aluminium (poliert)

65-75

Aluminium (matt)

55-76

Aluminium-Anstrich

66-70

Chrom (poliert)

60-70

Email (weiß)

65-75

Lack (reinweiß)

80-85

Kupfer (hochpoliert)

60-70

Messing (hochpoliert)

70-75

Nickel (hochpoliert)

50-60

Papier (weiß)

70-80

Silberspiegel hinter Glas

80-88

Silber (hochpoliert)

90-92

385 Vgl. Hentschel, H.-J., Licht und Beleuchtung, S. 193.

ffi. Künstliche Beleuchtung

141

Die Wahl der Reflektorbaustoffe hat einen bedeutenden Einfluß auf den Wirkungsgrad einer Leuchte. Besonders gute Ergebnisse erbringen hochglanzpolierte oder verspiegelte Oberflächen. cc) Lichtdurchlässige Baustoffe Lichtdurchlässige Baustoffe werden hauptsächlich zur Abdeckung von Leuchten eingesetzt. Neben einer Schutzfunktion haben lichtdurchlässige Baustoffe oft die Aufgabe, das Licht zu streuen, um so Blendung zu vermeiden. Lichtdurchlässige Materialien sind in erster Linie Kunststoff- und Mineralgläser mit unterschiedlichen Strukturen, Oberflächen oder Einfärbungen. Während Kunststoffe besonders gut zu verarbeiten sind, empfiehlt sich fiir Verwendungszwecke mit hohen Temperaturen und großen Temperaturschwankungen der Einsatz von Preß- oder Sicherheitsgläsem. 386 Häufig eingesetzte Kunststoffe sind Acryl, Polycarbonat und Polystyrol. Mineralgläser lassen sich hauptsächlich nach ihrer Oberflächenbearbeitung unterscheiden. Zum Lampenbau werden oft die folgenden Ausführungen eingesetzt: Satiniertes Glas erhält durch die Behandlung mit Säuren eine feinkörnige Oberfläche. Mattiertes Glas hat eine ähnliche, aber etwas gröbere Struktur als satiniertes Glas. 387 Mattiertes Glas streut Licht viel stärker als satiniertes Glas, ist aber auch anfälliger gegen Verschmutzung. Ornamentglas enthält auf der Oberfläche unregelmäßige Musterungen und weist, wie aus Abbildung C25 ersichtlich, im Profilschnitt unterschiedliche Glasstärken auf. Einsatzbereiche für Ornamentglas sind Leuchten mit großflächigen Strahlungsflächen.

386 Vgl. Wittig, W., Einfilhrung in die Beleuchtungsteclmik, S. 82. 387 Vgl. Jansen, J., Beleuchtungsteclmik, Band I, Grundlagen, S. 75.

142

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Abbildung C25: Ornamentglas

Prismenglas hat eine prismatische Oberfläche. Diese führt im Gegensatz zu Ornament- und Mattglas zu einer gleichmäßigen Streuung. Einsatzgebiete fiir Prismenglas sind Spezialfenster zur besseren Verteilung von Tageslicht und Abdeckungen von Deckenleuchten. Abbildung C26 zeigt die Struktur von Prismenglas.

Abbildung C26: Prismenglas

Milchglas ist undurchsichtig, weiß getrübt und stark streuend. Von einem auf Milchglas treffenden Lichtstrahl wird ein sehr großer Anteil reflektiert. Weitere 10 bis 20 Prozent werden durch häufige Reflexion innerhalb des Glases absorbiert. Transmittiert wird nur ein relativ geringer Anteil des auftreffenden Lichtes. Opalüberfangglas hat eine mit Milchglas zu vergleichende Wirkung, zeichnet sich aber durch einen höheren Transmissionsgrad aus. Darüber hinaus sind Opalüberfanggläser aufgrund ihrer glatten Oberfläche relativ resistent gegen Versehrnutzung und leicht zu reinigen. Verwendet wird dieser Baustoff

143

III. Künstliche Beleuchtung

in Leuchten, die ein möglichst gleichmäßiges und diffuses Licht ohne Reflexe erzeugen sollen. 388 Ein Einsatzgebiet von Opalüberfangglas ist die visuelle Kontrolle von Lötungen auf gedruckten Schaltungen in der elektrotechnischen Industrie. Tabelle Cl3 gibt einen vergleichenden Überblick über Transmissions-, Reflexions- und Absorbtionsgrade (in Prozent) häufig eingesetzter lichtdurchlässiger Baustoffe. Tabelle CJJ Transmission-, Reflexions- und Absorptionsgrade lichtdurchlässiger Baustoffe in Prozent389

Baustoff

Dicke (mm)

Transmission

Klarglas (glatt)

1-4

90-92

6-8

2-4

Prismenglas

3-6

70-90

5-20

5-10

Ornamentglas (glatte Seite)

3-6

60-90

7-20

3-20

Satiniertes Glas (glatte Seite)

2-3

63-78

12-20

10-17

Satiniertes Glas (matte Seite)

2-3

82-88

7-88

5-10

11-13

17-30

54-62

16-21

2-3

40-60

20-40

10-20

Alabaster Kunststoff (weiß, getrübt)

Reflexion Absorbtion

c) Eigenschaften von Leuchten

Die Einsatzfähigkeit einer Leuchte im Industriebetrieb hängt in weitem Maße von ihren lichttechnischen Eigenschaften und Schutzarten ab.

388 Vgl. Jansen, J .. Beleuchtungstechnik, Band I, Grundlagen, S. 76. 389 Vgl. Hentschel, H.-J.. Licht und Beleuchtung. S. 194.

144

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

aa) Lichttechnische Merkmale von Leuchten Die lichttechnischen Eigenschaften einer Leuchte bestimmen ihre Einsatzfähigkeit fiir bestimmte Sehaufgaben im Industriebetrieb. Zu betrachten sind die Lichtstärkeverteilung, die Lichtstromverteilung, die Leuchtdichteverteilung und der Leuchtenwirkungsgrad. Die Lichtstärkeverteilung gibt Auskunft über die räumliche Verteilung und die Lenkung des Lichtstromes einer Leuchte. Aufgaben dieser Meßgröße sind Aussagen über die direkten Beleuchtungsstärken auf einer beleuchteten Fläche, über die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke, über die Blendung und über die Schattenbildung auf einer Arbeitsfläche. 390 Das Kriterium der Lichtstärkeverteilung eignet sich, Leuchten verschiedenen Gruppierungen zuzuordnen, wie dies beispielsweise bei DIN 5032 der Fall ist. Bezüglich der Lichtstärkeverteilung lassen sich Leuchten mit: • • • • • •

tiefstrahlenden, Schrägstrahlenden hochstrahlenden, breitstrahlenden, freistfahlenden und tiefhochstrahlenden Eigenschaften unterscheiden. 391 Gemessen wird der Wert der Lichtstärkeverteilung mit dem Halbwertwinkel Sachverhalt wird in Abbildung C27 schematisch wiedergegeben.

y.392 Dieser

Die Lichtstromverteilung gibt an, wie sich der Lichtstrom einer Lichtquelle in den oberen und den unteren Halbraum aufteilt. Anband dieses Kriteriums lassen sich ebenfalls verschiedene Leuchtentypen klassifizieren. Während der in den unteren Halbraum abgestrahlte Lichtstromanteil das Arbeitsgut direkt beleuchtet, kommt das in den oberen Halbraum entsandte Licht als indirekte Beleuchtung zur Geltung.393 Für die Berechnung der mittleren Beleuchtung 390 Vgl. Hentschel, H.-J., Licht und Beleuchtung. S. 196. 391 Vgl. Reck, M.. Elektrische Lichttechnik, S. 38. 392 Dieser gibt den Winkel an, unter dem die Lichtstärke auf die Hälfte der Maximalstärke abgefallen ist. 393 Vgl. Jansen, J., Beleuchtungstechnik, Band I, Grundlagen, S. 92.

III. Künstliche Beleuchtung

145

auf einer Arbeitsfläche müssen beide Beleuchtungsanteile miteinbezogen werden. 394

tiefstrahlend

schrägstrahlend

breitstrahlend

freistahlend

hochstrahlend

tief-hochstrahlend

AbbildWlg C27: LichtstärkeverteilWlg von Leuchten395

Eine Klassifizierung der Leuchten kann gemäß DIN 5040 nach dem in Tabelle C 14 enthaltenen Schema erfolgen. Die Leuchtdichteverteilung dient ebenfalls als Kriterium zur Beurteilung der lichttechnischen Eigenschaften einer Leuchte. Gemessen wird die mittlere Leuchtdichte in einem Winkel von 45 bis 85 Grad zur Senkrechten. In diesem Zusammenhang sei auf die Ausführungen zur Begrenzung der Direktblendung verwiesen.

394 Koch, K/Patz, T., Direkt-indirekte Beleuchtung mit Kompaktleuchten, in: Licht, Nr. 2 47. Jg., 1995, s. 166- 170. 395 Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Abschnitt 1-7, S. 12. 10Meier

3,

146

C. Beleuchtwlg von Industriebetrieben

Tabelle CU

.KlassifiZierung der Leuchten nach dem unteren und dem oberen halbräumlichen Lichtstrom396

Kennbuchstabe

Leuchtenart

Liebtstromanteil Liebtstromanteil im oberen im unteren Halbraum (%) Halbraum (%)

A

direkt

100 bis 90

0 bis 10

B

vorwiegend direkt

90 bis 60

lO bis 40

gleichförmig

60 bis 40

40 bis 60

D

vorwiegend indirekt

40 bis lO

60 bis 90

E

indirekt

lO bis 0

90 bis 100

c

Der Leuchtenwirkungsgrad ist eine Größe, die den Lichtstrom, der aus einer Leuchte austritt, zu dem von den Lampen erzeugten Lichtströmen ins Verhältnis setzt. 397 Die Grundgleichung für den Leuchtenwirkungsgrad TIL ist somit

mit: ~L(lmf Lichtstrom, der aus der Leuchte austritt,

L~(lmf Summe der Lichtströme der Lampen in der Leuchte.398

Um aussagefähigere und genauere Werte zu erhalten, empfiehlt es sich, in die Berechnung des Leuchtenwirkungsgrades die Umgebungstemperatur und die Brennlagen der in der Leuchte installierten Lampen miteinzubeziehen. 396

Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Absclmitt 1-7, S. 13.

397

siehe DIN

398

Vgl. Hentschel, H.-1., Leuchten, Absclmitt 1-7, S. 13.

5031 Teil4.

ill. Künstliche Beleuchtung

147

Auf diese Weise läßt sich der sogenannte Betriebswirkungsgrad 11LB bestimmen als

mit: ~L(tu)(lm): Lichtstrom, der bei Temperatur der Umgebung tu der in Ge-

brauchslage befindlichen Leuchte austritt, l:~(tof Summe der Lampen-Nennlichtströme, wobei to die Umgebungstemperatur ist, auf die sich die Herstellerangaben ohne Leuchte unter Verwendung eines Referenzvorschaltgerätes beziehen. 399 Üblicherweise wird fiir to eine Temperatur von 25 Grad Celsius mit einer Toleranz von+/- 2 Grad Celsius angenommen. 400 Der Betriebswirkungsgrad ist die bedeutendste Größe fur die ökonomische Bewertung einer Leuchte. Er enspricht in seinem Stellenwert der zur Bewertung der Lampen verwendeten Lichtausbeute. Der Betriebswirkungsgrad hat direkten Einfluß auf die benötigte Anschlußleistung einer Beleuchtungsanlage und wirkt sich somit auf den benötigten Energieverbrauch aus. Wie der folgenden Tabelle zu entnehmen ist, ermöglichen Spiegelrasterleuchten besonders hohe Wirkungsgrade. Sie stellen fiir eine Allgemeinbeleuchtung fur Räume mit maximal sieben Metern Höhe unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit und auch in bezug auf die Begrenzung der Direktblendung häufig die günstigste Lösung dar. Als Übersicht enthält Tabelle Cl5 eine Auflistung der Betriebswirkungsgrade gängiger Innenraumleuchten.

399 Vgl. Hentschel, H.-1., Leuchten, Absclmitt 1-7, S. 13.

400 Vgl. AEG-Telefunken (Hrsg.), Lichttechnische Erläuterungen, S. 56.

148

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

Tabelle CJ5 Betriebswirkungsgrade einiger lnnenleuchten401

Leuchtenart

llLB

freistrahlende Lichtleisten für Leuchtstofilampen

ca. 0,9

Reflektorleuchten •offen

ca. 0,7

•mit Raster weiß, diffus

ca. 0,6

•mit Spiegel-Reflektor

ca. 0,7

•mit Spiegel-Raster

ca. 0,6

•mit Abdeckung aus Kuststoffglas weiß diffus

ca. 0,5

Wannenleuchten mit Kunststoffglas-Abdeckung •klar oder klar-prismatisch

ca. 0,7

•weiß diffus

ca. 0,6

Pendelleuchten hochtiefstrahlend: •mit Raster weiß diffus

ca. 0,7

•mit Spiegel-Raster und Indirektkomponente

ca. 0,8

bb) Schutzarten von Leuchten Als elektrisches Gerät im Industriebetrieb muß eine Leuchte gewissen Schutzbestimmungen genügen. Die Daten einer einzelnen Leuchte hinsiehtlieh dieser Schutzkriterien sind von den Herstellern in einem sogenannten Leuchtenpaß anzugeben, der darüber hinaus auch noch weitere Angaben über Maße und lichttechnische Eigenschaften aufweist.

401 Vgl. Hentschel, H.-J., Leuchten, Abschnitt 1-7, S. 14.

III. Künstliche Beleuchtung

149

Eine der wichtigsten Maßnahmen ist der Schutz gegen elektrischen Schlag. Hierzu müssen Bauteile, die als stromleitend vorgesehen sind, durch Isolationsbeschichtungen oder Abdeckungen gesichert werden. Zum Schutz vor Stromschlag werden in Deutschland gemäß VDE 0710 fiir Leuchten die Klassen I, II und III unterschieden.402 Leuchten der Klasse I weisen einen Schutzleiter auf, der im Fehlerfall die Spannung von den gefahrliehen Bauteilen nimmt. 403 Die Klasse 11 hat zusätzliche Schutzisolierungen auf allen spannungsfUhrenden Teilen. 404 · Leuchten der Schutzklasse 111 werden mit einer Spannung betrieben, die höchstens 50 Volt betragen darf. Der Strom wird von einer galvanisch vom Netz getrennten Stromquelle bezogen. Zusätzlich ist die Lampe mit einer Isolierung versehen, die fiir einen Strom von 250 Volt ausgelegt ist. 405 Gemäß der EG-Richtlinie 89/336/EWG sollen mit Hilfe der Funkentstörung Beeinträchtigungen beim Funkverkehr sowie beim Rundfunk- und Fernsehempfang vermieden werden. Die Erfiillung dieser Richtlinien wird im allgemeinen durch das CE-Zeichen auf der Leuchte angezeigt. Daneben gibt es in Deutschland noch die Möglichkeit, die Funkentstörung durch die VDE-Zeichen fiir Leuchten mit Leuchtstofflampen und Leuchten mit anderen Entladungslampen zu dokumentieren. Um Gefahrdungen durch Erhitzen von Leuchten und ihren Montageflächen zu vermeiden, werden hohe Anforderungen an den Schutz gegen Entflammbarkeil der fiir ein Leuchtengehäuse verwendeten Materialen gestellt. Bei Befestigungsflächen, die nach DIN 4102, Teil 1 nicht brennbar sind, ist die Verwendung von speziell brandgeschützten Leuchten nicht zwingend erforderlich. Auf schwer oder normal entflammbaren Montageflächen dürfen nur Leuchten montiert werden, die ein Feuerschutzzeichen enthalten: Ein "F" in einem auf der Spitze stehenden Dreieck. Derartige Leuchten stellen sicher, daß keine zu

402 Vgl. Institut filr Elelctroanlagen (Hrsg. ). Handbuch Beleuchtungsanlagen, S. 239. 403 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Lichtforum, Leuchten höherer Schutzart Fachinformationen zur Beleuchtun~echnik, Frankfurt!M., 1994, Heft 15, o.S. 404 Vgl. Philips (Hrsg.), Licht Handbuch, Abschnitt 24.1.2. 405 Vgl. AEG-Telefunken (Hrsg.), Lichttechnische Erläuterungen, S. 65.

150

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

hohen Temperaturen an den Befestigungsflächen auftreten. 406 Räume, die besonders stark feuergefährdet sind (Staub und Faserstoffe), benötigen gemäß VDE 0710, Teil 5 Leuchten mit zwei Feuerschutzzeichen, welche eine noch stärker begrenzte Temperatur auf der Leuchtenoberfläche garantieren. 407 Daneben existieren Leuchten, die besondere Sicherheit auch in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre bieten. Das Explosionsschutzzeichen, "Ex" in einem Kreis, bescheinigt, daß eine derart ausgezeichnete Leuchte nicht zu einer Zündquelle werden kann. Der Schutz gegen Fremdkörper und Berührung und das Eindringen von Wasser ist über den IP-Code nach IEC 529/EN 60589 geregelt und wird nach DIN VDE 0711 geprüft. Die Eigenschaften einer Leuchte hinsichtlich dieser Schutzarten werden durch die Kennbuchstaben "IP" und zwei folgende Ziffern angegeben. Hierbei bezeichnet die erste Kennziffer den Grad des Schutzes von Personen gegen Berührung und Annäherung, gegen Berührung sich bewegender Teile innerhalb des Gehäuses sowie den Schutz der Leuchte gegen das Eindringen fester Fremdkörper. Die zweite Kennziffer kennzeichnet den Schutzgrad der Leuchte gegen eindringendes Wasser.408 Als Beispiel bezeichnet IP 64 eine gegen Staub dichte und gleichzeitig gegen Spritzwasser geschützte Leuchte. Tabelle Cl6 gibt Auskunft über diese Schutzarten.

406 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Gutes Licht fur Gewerbe, Handwerk und Industrie, S. 11. 407 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Lichtforum, Heft 15, o.S. 408 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Gutes Licht ftlr Gewerbe, Handwerk und

Industrie, S. 12.

ill. Künstliche Beleuchtung

151

Tabelle CJ6

Schutzarten gegen Fremdkörper, Berührung und das Eindringen voo Wasser409

Ziffer

1. Kennziffer: Schutz gegen Fremdkörper und Beriihrung

2. Kennziffer: Schutz gegen Wasser

0

ungeschützt

ungeschützt

1

geschützt gegen feste Fremdkörper > 50 mm

geschützt gegen Tropfwasser

2

geschützt gegen feste Fremdkörper > 12 mm

geschützt gegen Tropfwasser unter 15°

3

geschützt gegen feste Fremdkörper > 2,5 mm

geschützt gegen Sprühwasser

4

geschützt gegen feste Fremdkörper> 1 mm

geschützt gegen Spritzwasser

5

geschützt gegen Staub

geschützt gegen Strahlwasser

6

dicht gegen Staub

geschützt gegen schwere See

7

-

8

-

geschützt gegen die Folgen von Eintauchen geschützt gegen Untertauchen

d) Verschiedene Leuchtentypen Die Auswahl der in einem Industriebetrieb zu verwendenden Leuchten und deren Anordnung hängt in erster Linie davon ab, ob es sich gemäß DIN 5035, Teil 1 um eine Allgemeinbeleuchtung, eine arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung oder eine Einzelplatzbeleuchtung handelt.

409 Vgl. Fördergemeinschaft Gutes Licht (Hrsg.), Gutes Licht fiir Gewerbe, Handwerk und Industrie, S. 12.

152

C. Beleuchtung von Industriebetrieben

aa) Leuchten fiir Allgemeinbeleuchtung und arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung Leuchten fiir Allgemeinbeleuchtung und arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung haben die Aufgabe, einen Raum in seiner Gesamtheit auszuleuchten. Leuchten fiir diese Beleuchtungsart lassen sich allgemein nach der Beschaffenheit ihrer Montage differenzieren. Man unterscheidet folgende Leuchtenarten: 410 Einbauleuchten werden in abgehängte Decken integriert. Im Industriebetrieb ist ihr Einsatz oft in Kombination mit einer Klimaanlage zu empfehlen. Hierzu werden Leuchten eingesetzt, durch die gleichzeitig die Abluft abgesaugt wird. 411 Aufbauleuchten werden an der Decke montiert. Pendelleuchten werden in hohen Räumlichkeiten von der Decke abgehängt. Daneben lassen sich auch Leuchten nach ihrem Aufbau unterscheiden. Abbildung C28 enthält eine Übersicht über häufig in der Industrie eingesetzte Leuchten. Freistrahlende Leuchten für Leuchtstoftlampen können zu Problemen mit Direktblendung führen. Ihr Einsatz ist in der Regel nur in Lager- oder Nebenräumen zu empfehlen. Reflektorleuchten weisen weiße oder verspiegelte Reflektoren auf. Breitstrahlende Reflektoren werden bis zu vier Meter Höhe eingesetzt. In bis zu sieben Meter hohen Räumen finden tiefstrahlende, teilweise mit Lamellenrastern versehene Reflektoren Verwendung. Wannenleuchten unterscheiden sich vor allem durch die lichttechnischen Eigenschaften der Wanne. 4 12 Modelle mit integriertem Spiegelreflektor sind besonders wirtschaftlich. Rasterleuchten bieten hohe Wirkungsgrade und vielfältige Möglichkeiten der Lichtlenkung bei guter Begrenzung der Direktblendung.

410 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung am Arbeitsplatz, S. 13. 411 Vgl. Fischer, D., Innenbeleuchtung in Industrie und Gewerbe, Abschnitt 11-2.1, S. 4. 4 12 Vgl. Hartmann, E., Beleuchtung am Arbeitsplatz, S. 13.

ill. Künstliche Beleuchtung

153

Feuchtraumleuchten und explosionsgeschützte Leuchten kommen in Räumen mit besonderen Anforderungen zum Einsatz. Hallen-Reflektorleuchten werden ab einer Deckenhöhe von sechs Metern zum Betrieb von Hochdrucklampen eingesetzt.

-

-

LAueHen

mit leudl(sklftlampen

Ae-

• mieweißen

Aeflekloten

Beschreibung

Konstr~tionsmerkmale

- freiStrahlend

_ßen_,

- Er90inzung m~

Soie9efrefteldoren mögltch

Wanoenleuchlen md weißen Reflektoren odet Spiegelreflektorer

-..e;o

- kaarstrulelement, S. 52.

220

Vgl. Schmidt, K., Kompakte Industriegebäude, S. 68; vgl. Läuppi, W .• Farbenknigge, S. 31.

221

Vgl. Brückner, W., Farbe als Zeichen- Kulturtraditionen im Alltag, S. 45.

2 22 Vgl. Eschmann, K., Die Farbe als Gestaltungselement, S.

53.

246

D. FarbgebWlg in Industriebetrieben

TabelleD2 Bevonugte und abgelehnte Farben in Abhängigkeit vom Lebensalte.-223

Lebensalter (Jahre)

bevorzugte Farben

abgelehnte Farben

5 bis 8

Rosa, Hellgelb, Purpurviolett, Lila

Schwarz, Weiß, Grau, Braun

9 bis 10

Rot, Pur, Grünblau

Grau, Dunkelbraun

11 bis12

Grün, Gelb

Oliv, Hellgrün, Violett, Lila

13 bis 14

Blau, Ultramarin, Orange, Rotorange

Hellgrün, Braun, Dunkelbraun

15 bis 16

keine eindeutige Bevorzugung oder Ablehnung; allgemeiner Wendepunkt

17 bis 19

Ultramarin, Rotorange, Gelb, Grau

Rosa, Lila, Grün

20 bis 28

Weiß, Dunkelbraun, Anstieg Pastellfarben, Elementarfarben gehen zurück

Purpur

29 bis 36

Braun, Oliv, Hellgrün

Orange, Rotorange, Grün, Ultramarin, Rot

Im Zusammenhang mit der Farbwahl und dem Lebensalter läßt sich über die genannten Aspekte hinaus noch die Beobachtung machen, daß neben dem biologischen Alter die Lebenseinstellung und die Vitalität maßgebliche Rollen spielen. So ist bei jungen Menschen, die sehr wenig Spontaneität und Frische aufweisen, bereits verfrüht eine Tendenz zu gedeckten Farben zu erkennen, während in ihrem Temperament junggebliebene ältere Menschen aktive Farben, wie beispielsweise Rot und Gelb, bevorzugen. 224

223 In Anlehnung an Frieling, H., Das Gesetz der Farbe, S. 132-135 sowie Eschmann, K., Die Farbe als Gestaltungselement, S. 52. 224 Vgl. Lüscher, M., Psychologie der Farben, S. 26.

I. Eigenschaften von Farben

247

g) Farbwahl und Geschlecht

"Es unterliegt heute keinem Zweifel mehr, daß das Befinden der Frauen in besonderem Maße von der Farbgebung der Räume abhängt. Frauen sprechen auf Farbreize stärker an als Männer. "225 Dementsprechend können bei Frauen auch andere Farbvorlieben als bei Männem erkannt werden. Dies geht so weit, daß einige Farben sogar als eher weiblich, oder als eher männlich bevorzugt bezeichnet werden können. 226 Männer favorisieren in hohem Maße Gelborange, Grün und Hellgrün. Schwarz wird knapp bis zum 20. Lebensjahr männlich bevorzugt, um dann später zu einer vom weiblichen Geschlecht bevorzugten Farbe zu werden. Das weibliche Geschlecht bevorzugt Blau, Lichtblau und Rosa227 sowie während der Jugend die Farbe Weiß. Eine Reihe von Farben wird vor der Pubertät vom männlichen Geschlecht bevorzugt, um dann später eine Lieblingsfarbe des Weiblichen zu werden. Als Beispiele hierfür können die Farben Rotorange228, Ultramarin, Violett, Lila und Braun genannt werden. Farben, die vor der Pubertät weiblich und im Erwachsenenalter männlich bevorzugt werden, sind Gelb, .Olivgrün und Purpur. Wieder andere Farben werden von beiden Geschlechtern ungefähr gleich stark gewählt. Hierzu zählen Rot, Grünblau, Gelbgrün und Violett. 229 Beispiele aus dem täglichen Leben zeigen, daß Frauen zu Farben ein intensiveres Verhältnis haben. wählend sich die Abendgarderobe der Herren meist eher in dezenteren und gedeckteren Farbtönen wie Grau, Dunkelbraun,230 Schwarz231 etc. hält, weisen Damenkleider in vielen Fällen wesentlich inten-

S.

225 Boetzel, K., Verbesserungen der Bedingungen arn Arbeitsplatz- Förderung der Frauenarbeit, 45. 226 Vgl. Frieling, H., Das Gesetz der Farbe, S. 135- 138.

227 Vgl. Frieling, HJSchmidt, E., Der Frieling-Test, ein Farbtest zur Charakter- und Schicksalsdiagnostik., Frankfurt/M., 1974, S. 80. 228

Vgl. Gericke, A!Gericke, L., Farbwirkung, Farbassoziation, Farbsymbolik., S. 13.

229

Vgl. Frieling, H., Das Gesetz der Farbe, S.

230

Vgl. Eschmann, K., Die Farbe als Gestaltungselement, S.

231

Vgl. Gericke, A!Gericke, L., Farbwirkung, Farbassoziation, Farbsymbolik., S. 23.

136. 28.

248

D. FarbgebWlg in Industriebetrieben

sivere Farben in bunten Kombinationen auf. Natürlich darf in diesem Zusammenhang nicht vergessen werden, daß gerade die Farbgebung von Kleidungsstücken starken Einflüssen durch Modeströmungen unterworfen ist, durch die echte Farbvorlieben eventuell überlagert werden können. 232 Ein weiteres Beispiel weiblicher Freude an Farben ist auch die fiir Frauen typische Liebe zu Blumen.233 Um den höheren Ansprüchen an die Farbgestaltung seitens der weiblichen Arbeitnehmerschaft gerecht zu werden, sollte die Farbplanung besonders gründlich und gewissenhaft angegangen werden. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit, neben den Räumlichkeiten auch die Arbeitsmittel, wie beispielsweise Werkzeuge, Bürogeräte, Möbel, Telefonanlagen etc., in die Farbkonzeption miteinzubeziehen. Ein weiterer Ansatzpunkt, um die weitgehend mechanisierte und technisierte Arbeitsumwelt etwas zu beleben, ist das Einbeziehen von Pflanzen in das Gestaltungskonzept Besonders bei fensterlosen Räumlichkeiten läßt sich so eine Verbindung zur Natur herstellen.234 Ziele einer geschlechterspezifischen Farbgestaltung sind die bessere Integration in den Arbeitsprozeß, der Abbau von Berührungsängsten und ein höheres Interesse am Produkt. 235 ß. Der Einsatz von Farbe zur Erleichterung des Betriebsablaufes 1. Der Einsatz der Farbe als Ordnungselement

Der Einsatz von Farbe am industriellen Arbeitsplatz bietet gute Ansätze, durch Rationalisierung des Arbeitsablaufes eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit zu erreichen.236 Neben den Aufgaben von Farbanstrichen, wie z.B. 232 Vgl. Brückner, W., Farbe als Zeichen - Kulturtraditionen im Alltag, in: Farbe: Material Zeichen- Symbol, Forschung und Information, herausgegeben von Kurzrock, R., Berlin, 1983, S. 42. 233

Vgl. Brückner, W., Farbe als Zeichen- Kulturtraditionen im Alltag, S.

48.

23 4

Vgl. Gericke, LJRichter, 0 / Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsumwelt, S. 77-81.

235 Vgl. Boetzel, K., Verbesserungen der Bedingungen am Arbeitsplatz - Förderung der Frauenarbeit, S. 51. 236

Vgl. Eschmann, K., Die Farbe als Gestaltungselement, S. 55.

II. Der Einsatz von Farbe zur Erleichterung des Betriebsablaufes

249

der Verhinderung von Korrosion, der Aufhellung von Wandflächen, sowie der Möglichkeit, auf das physiologische und psychologische Wohlbefinden der Arbeitnehmer Einfluß zu nehmen, wird häufig übersehen, daß Farbgebung auch ein effizientes Mittel zur Steigerung von Ordnung, Übersichtlichkeit und Sauberkeit ist.237 Ein anschauliches Beispiel, auf das später noch näher eingegangen werden soll, sind genormte Farbkennzeichnungen fiir Rohrleitungen; eine Maßnahme, der sowohl unter Sicherheits- als auch unter ordnungstechnischen Aspekten besondere Bedeutung zukommt, da bei Rohrbrüchen schnell Klarheit über den Leitungsinhalt verschafft wird. Bei Erweiterungen des Rohrnetzes ergeben sich ebenfalls Vereinfachungen.238 Ähnliche Erleichterungen bewirkt farbliehe Gestaltung bei der Lagerverwaltung von Kleinteilen. Des weiteren läßt sich Ausschuß durch die farbliehe Kennzeichnung von Rohstoffen und Werkzeugen venneiden. 239 Für die Organisation des Arbeitsplatzes bieten farbliehe Gestaltungsmaßnahmen besondere Möglichkeiten. So können persönliche Verantwortungsbereiche mit Hilfe von Farben klar abgegrenzt werden. Dies kann helfen, Streitigkeiten und Verluste durch Verwechslungen oder Verlegen zu minimieren. Farblieh gekennzeichnete Verpackungen geben Aufschluß über den Inhalt und können darüber hinaus das einheitliche Auftreten des Unternehmens nach Außen im Rahmen eines Corporate Design-Konzeptes unterstreichen. Farbliehe Organisationshilfen leisten auch einen Beitrag zur besseren Raurnausnutzung. "Bodenanstriche fiir Fahrwege und Abstellflächen ergeben hier Klarheit und Ordnung. Ordnung wiederum schafft ... Platz und dieser Platz gibt eine Betriebserweiterung, die so gut wie nichts kostet. "240 Für den Einsatz der Farben zur Kennzeichnung sowie zur Unterstützung von Ordnung und Sicherheit241 ist der Signal- und Aufforderungscharakter

237 Vg]. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, Monographie der Praxis, Düsseldorf, 1953, S. 9; vg]. Gericke, A./Gericke, L., Farbwirkung, Farbassoziation, Farbsymbolik, S. 19. 238 Vg). Hettinger, T ./Kaminsky. 0 / Schmale, H., Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 241.

239

Vg). Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 9.

240 Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 10. 241 Vg]. Gerritsen, G., Farbe, S. 9.

250

D. Farbgeb\lllg in Industriebetrieben

verschiedener Farben bewußt miteinzubeziehen. 242 Besonders sinnvoll ist die Verwendung solcher Farben, deren Wirkung auf den Menschen in erster Linie nicht durch Erlernen oder Konditionierung, sondern auf vorgeprägten Verhaltensweisen beruht. Dieses Kriterium ermöglicht den Einsatz von Farben als Informationsträger zwischen Menschen mit unterschiedlicher Muttersprache und anderem kulturellen Hintergrund243 , ohne daß eine kostspielige und zeitraubende Einweisung erforderlich ist. 244 a) Innerbetriebliche Anordnungen Für innerbetriebliche Anordnungen, Hinweise und Informationen ist die Verwendung der Farbe Blau (RAL 5010) gebräuchlich. 245 Ähnlich wie die Farbe Gelb hat Blau im Gesichtsfeld ebenfalls eine sehr starke Ausdehnung, ohne jedoch besonders aktiv in den Vordergrund zu treten. 246 Die Kontrastfarbe ist Weiß (RAL 9002). Ein blauer Grund mit weißer Schrift wird einheitlich fiir Wegweiser, innerbetriebliche Bekanntmachungen und Hinweise der Betriebsführung verwendet. 247 Das Schwarze Brett ließe sich demzufolge korrekter als "Blaues Brett" bezeichnen. 248 Eine weitere Aufgabe der Farbe Blau besteht darin, Hinweise auf Gefahren zu geben, die keinen akuten Charakter haben. Dies sind häufig innerbetriebliche sicherheitstechnische Empfehlungen, wie Hinweise auf Lärrnschutz, Schutzhelmpflicht, Sicherheitsschuhe etc. 249 Aber auch die Erlaubnis, zu

242 Vgl. Frieling, H., Licht und Farbe arn Arbeitsplatz, S. 70. 243 Vgl. Rabbow, A, Farbe als Symbol politischer Bewegungen, S. 69; vgl. Schleiss, S., Kultureller Vergleich von Einstellungen zu Farben und Symbolen, Wien, 1983; vgl. Liesemeier, B., Untersuchun~gebnisse zur Wahl und Anordnung von praxisüblichen Leuchten an Arbeitsplätzen mit Bildschinngeräten, Dresden, 1987. 37.

244 Vgl. Frieling, H., Farbe arn Arbeitsplatz, S. 37; vgl. Pawlik, K., Farbe und Wahrnehmung, S.

245 Vgl. REFA, Methodenlehre der Betriebsorganisation. Grundlagen der Arbeitsgestaltung, S. 311. 246 Vgl. Gericke, L/Richter, O/Sch6ne, K., Farbgestaltung in der Arlleitsumwelt, S. 66. 247 Vgl. Hettinger, T /Kaminsky, 0 /Schmale, H., Ergonomie arn Arbeitsplatz, S. 241. 248 Vgl. Bieling, M., Farbe im Betrieb, S. 43. 249 Vgl. Hettinger, T /Kaminsky, 0 /Schmale, H., Ergonomie arn Arlleitsplatz, S. 241.

li. Der Einsatz von Farbe zur Erleichterung des Betriebsablaufes

251

rauchen, und der Hinweis auf Einrichtungen für Rollstuhlfahrer werden üblicherweise in Blau ausge:fiihrt. Daneben findet Blau noch Verwendung fiir organisatorische Maßnahmen verschiedener Art. Dies betrifft beispielsweise die Gestaltung von Stempeluhren, Kästen fiir Stempelkarten, Briefkästen fiir Werkspost und Verbesserungsvorschläge. Angehörige der Werkspolizei werden i.d.R. durch blaue Farbakzente kenntlich gemacht. 250 Im Straßenverkehr kommt der Farbe Blau eine vergleichbare Funktion zu. Blaue Verkehrszeichen weisen auf Schulen, Zebrastreifen, Sackgassen und Riebtgeschwindigkeiten hin. Blaulicht gibt den Hinweis, der Polizei als Vertreter des Staates, den Vortritt zu lassen. 251 Ein blaues Licht an einer Maschine kennzeichnet i.d.R. eine Störung. Von dem Einsatz der Farbe Schwarz fiir die oben genannten Aufgaben sollte Abstand genommen werden. Es ist sinnvoll, eine klare Trennung zwischen den allgemeinen Hinweisen mit der Farbe Blau und den typischen Markierungen mit der Farbe Schwarz zu ziehen. 252 b) Ordnung und Organisation des Arbeitsplatzes

Die Farbe Schwarz (RAL 9005) findet im Betrtieb zusammen mit der Kontrastfarbe Weiß (RAL 9002) zur Markierung von Fahrwegen, Lager- und Abstellplätzen Verwendung.253 Die optische Abgrenzung von Fahrbahnen innerhalb eines Arbeitsraumes wird immer wichtiger. Durch vermehrten Einsatz von motorisierten Transportfahrzeugen mit deutlich über Schrittempo liegenden Geschwindigkeiten wird der innerbetriebliche Verkehr zu einer Gefahr fiir die Arbeitnehmer. "Die Arbeiter müssen durch klar abgegrenzte Fahrwege geschützt, und die Fahrer der Transportfahrzeuge selbst müssen auf Gefahrstellen hingewiesen werden. "254 Erst eindeutige Verkehrsregelungen mit farbliehen Markierungen, die einen Betrieb in Verkehrszonen und Nicht-Verkehrszonen einteilen, können 250

Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 58.

25 1

Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 58.

252 253 254

Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. Vgl. Frieling, H., Licht und Farbe am Arbeitsplatz, S. 73.

Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 55.

50.

252

D. FarbgebiUlg in Industriebetrieben

einen ausreichenden Schutz bieten.255 Diese Maßnahme wirkt sich positiv auf die Wirtschaflichkeit eines Industriebetriebes aus, da sie einen zügigen innerbetrieblichen Transport bei verringertem Unfallrisiko ermöglicht. Fahrbahnmarkierungen werden üblicherweise in 5 bis 10 cm breiten weißen Markierungsstrichen ausgeführt. Zusätzlich gebräuchlich sind weiße Pfeile auf dem Boden mit dem Zweck, Fahrtrichtungen anzugeben. 256 Wie bei allen Hinweisen gilt auch hier, daß die Größe der anzubringenden Markierungen von der Entfernung und vom Sehabstand abhängt. 25 7 Bei örtlichen Gegebenheiten mit besonders hoher Gefahrdung der Arbeitnehmer durch den innerbetrieblichen Verkehrsfluß, empfiehlt sich, für die Farbmarkierungen anstelle von Weiß die Farbe Signalgelb (RAL 1012) zu wählen. 258 Neben der Abgrenzung wird so die zusätzliche Information "Transportgefahr" gegeben.259 Ein Aspekt, auf den im Abschnitt Sicherheitsfarben noch genauer eingegangen wird. 260 Fahrbahnmarkierungen können in verschiedenen technischen Varianten ausgeführt werden. Eine einfache und vor allem preiswerte Möglichkeit besteht darin, die betreffenden Markierungen mit Farbe auf dem Boden anzubringen. Dieses Vorgehen ist sehr flexibel und läßt auch kurzfristig Änderungen zu. Wichtig ist für die Dauerhaftigkeit, daß vor dem Aufbringen der Farbe der Boden gut gereinigt und entölt wird. Bei Fahrbahnen, die sehr stark genutzt werden und deren Markierungen für viele Jahre unverändert gültig bleiben, besteht die Möglichkeit, Markierungen in weißen Klinkersteinen auszulegen. Diese Ausführung ist sehr dauerhaft und gut zu reinigen. Eine weitere Möglichkeit zur Markierung von Fahrbahnen besteht in der Verwendung von farbigen Nägeln, die in den Boden getrieben werden.261

255 Vgl. Gericke, L/Richter, 0/Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsumwelt, S. 84; vgl. Eschmann, K., Die Farbe als Gestaltungselement, S. 55. 2 5 6 Vgl. Gericke, L./Richter, 0 /Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsumwelt, S. 170. 257 Vgl. Gerritsen, G., Farbe, S. 134; vgl. Gericke, L/Richter, 0 / Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsumwelt, S. 63. 258 Vgl. Frieling, H., Licht und Farbe am Arbeitsplatz, S. 37. 259 Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 55. 2 60 Siehe Teil D.II.2.b. 261 Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 56.

li. Der Einsatz von Farbe zur Erleichterung des Betriebsablaufes

253

Große Bedeutung unter sicherheitstedmischen Aspekten haben farbliehe Markierungen, die dafiir sorgen, daß jederzeit Zugang zu Feuerwehrzufahrten, Schaltschränken und Kanaldeckeln besteht. Ähnliche Bedeutung wie der Markierung von Fahrbahnen, hat die Kennzeichnung von Lager- und Stellplätzen. Da in vielen Betrieben Platzmangel herrscht, kann es sinnvoll sein, innerhalb eines Betriebsgeländes die Arbeits-, Transport-, Lager- und Stellplatzbereiche durch deutliche Markierungen voneinander abzugrenzen. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß Rohmaterialien oder unfertige Erzeugnisse den Arbeitsablauf behindern oder Fahrbahnen blockieren. Die Lagerplätze sind, je nach Bodenfarbe, durch weiße oder schwarze Umrandungen oder durch eine Viereck-Musterung der gesamten Lagerfläche zu kennzeichnen. Baierl empfiehlt, Lagerplätze durch ein spezielles Formzeichen (weißes Quadrat auf schwarzem Grund) kenntlich zu machen. 262 Auf den einzelnen Arbeitsplatz bezogen läßt sich mit farbliehen Organisationshilfen auch ein beachtlicher Beitrag zur Steigerung von Ordnung und Übersichtlichkeit leisten. Es bietet sich an, Werkzeuge und Arbeitsgerätschaften sowie deren Aufbewahrungsorte farbig zu gestalten. 263 Hilfreich ist auch die Differenzierung nach verschiedenen Werkzeugarten. Außer auf die Ordnung eines Betriebes läßt sich durch farbliehe Gestaltung auch Einfluß auf die Sauberkeit nehmen. Eine mögliche Vorgehensweise beruht darauf, Schmutz oder Verunreinigungen durch Farbkontraste besser sichtbar zu machen. 264 Die Sauberkeit des Fußbodens läßt sich steigern, wenn die Unterkanten eines Raumes weiß gestrichen werden. Bei der Reinigung werden so auch die schwer zugänglichen Stellen beriicksichtigt, da dort der Schmutz besonders auffal.lt.265 Bei der Verarbeitung von Edelmetallen lassen sich auf diese Weise die Verluste von Metallstaub deutlich verringern. Andere Überlegungen betreffen die Farbwahl der Bodenbeläge und der Arbeitsplatten. Bei Sortiervorgängen verschiedenster Art erleichtern farblieh unterschiedliche Behältnisse den Arbeitsablauf. Umrandungen von Arbeitsun-

262

Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S.

57.

2 6 3 Vgl. Frieling, H., Farbe im Raum, angewandte Farbenpsychologie, 2. bearbeitete Neuauflage München, 1979, S. 149.

264

Vgl. Gericke, A./Gericke, L., Farbwirkung, Farbassoziation, Farbsymbolik, S. 25.

265

Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S.

57.

254

D. Farbgebung in Industriebetrieben

terlagen, Bedien- und Schaltflächen können häufiges "Danebengreifen" reduzieren.266 Werden farbliehe Markierungen in Betrieben zur Steigerung von Ordnung oder Sicherheit eingesetzt, so empfiehlt es sich, auf die streng einheitliche Anwendung der Farb- und Formsymbole zu achten. Nur so können Verwechslungen und Mißverständnisse zwischen Mitarbeitern unterschiedlicher Abteilungen vermieden werden. Weiterhin sind keine innerbetrieblichen Ordnungsfarben zu wählen, die genormten Sicherheitsfarben ähneln. Dies gilt auch dann, wenn die entsprechenden Norm-Kennzeichnungen in einem bestimmten Betrieb keine Verwendung finden, da beispielsweise betriebsfremde Besucher oder neue Mitarbeiter sonst Orientierungsprobleme haben könnten.267 Farbliehe Gestaltung kann eine Verbindung zwischen einzelnen Arbeitsplätzen schaffen und so den Überblick über betriebliche und produktionstechnische Zusammenhänge verbessern. "Wege, die ein Arbeitsstück in seinem Fertigungsgang von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz zurücklegt, oder Fördereinrichtungen, die am Arbeiter vorbeilaufen, können überschaubar gemacht werden- nicht nur, um Gefahren zu vermeiden, sondern weil der Arbeiter besser arbeitet, wenn er nicht allein sein Arbeitsstück und seinen Arbeitsplatz übersieht, sondern auch den Zusammenhang überblickt, in dem er seine Teilarbeit leistet. "268 Mit farblieber Gestaltung kann gegen das Gefühl des einzelnen Arbeitnehmers, im komplexen Arbeitsablauf nur eine unbedeutende Stelle einzunehmen, angegangen werden. Farbliehe Orientierungshilfen schaffen ein Zugehörigkeits- und Eigentumsbewußtsein, das sich förderlich auf das quantitative und qualitative Arbeitsergebnis auswirkt. Die Erklärung der funktionalen Zusammenhänge komplizierter technischer Einrichtungen ist ein Beitrag zum Abbau von Berührungsängsten. 269 Neben dem Bereich der Fertigung sind Farben auch in der Verwaltung von großer Bedeutung. "Hierzu gehören das farbige Papier für Brietkopien und Statistiken, die verschiedenfarbigen Ecken und Kanten an Formblättern, die

266 Vgl. Bieling, M.• Farbe im Betrieb, S. Farbgestaltung in der Arbeitsumwelt, S. 47. 267

Vgl. Bieling, M., Farbe im Betrieb, S. 46.

268 Bieling, M., Farbe im Betrieb, S. 49. 269

Vgl. Bieling, M., Farbe im Betrieb, S. 49.

46;

vgl. Gericke, LJRichter, OJSchöne, K.,

II. Der Einsatz von Farbe zur Erleichtenmg des Betriebsablaufes

255

Farbstifte, Maschinenfarbbänder, verschiedenfarbige Vordrucke usw. "270 Farbige Markierungen können verschiedene Dringlichkeitsstufen kennzeichnen, oder auf die Zugehörigkeit zu bestinunten Kunden- oder Auftragsgruppen hinweisen. c) Kennzeichnung des Inhalts von Rohren und Behältnissen

Eine farbliehe Kennzeichnung von Rohren und anderen Behältnissen hat die Aufgabe, eine schnelle Orientierung über Inhaltsstoffe oder deren Stoffgruppen zu gewährleisten. 271 Die farbliehe Markierung von Rohrleitungen nach deren Durchflußstoffen ist in DIN 2403 geregelt. Es handelt sich hierbei um einen Aspekt, bei welchem dem Einsatz der Farbe neben einer Ordnungsauch eine Sicherheitsfunktion zukonunt. 272 Eine scharfe Trennung zwischen diesen beiden Bereichen ist nur schwer möglich. Bei der Festlegung dieser Farbwahl wurde darauf geachtet, unmittelbare Assoziationen, wie beispielsweise rot = Gefahr oder grün = Sicherheit, hervorzurufen. 273 DIN 2403 sieht vor, daß Rohre durch farbige Schilder, die am Rohranfang, am Rohrende sowie an anderen wichtigen Stellen, wie beispielsweise den

Armaturen, anzubringen sind. Zulässig sind auch auf den Rohren aufgemalte Kennzeichnungen. 274 Die Markierungen müssen die Bezeichnung des Durchflußstoffes oder ein hierfür festgelegtes Kennzeichen enthalten. 275 Die Rohrleitungen selbst sollen möglichst neutral oder auf die Raumfarbe abgestinunt gehalten werden. Wie schon erwähnt, dienen die Markierungen der schnelleren Orientierung. Dies steigert die Wirtschaftlichkeit durch Einsparungen von Kosten bei Reparatur- und Wartungsarbeiten.276 Tabelle D3 zeigt die Grundfarben fiir Rohrleitungen nach DIN 2403 . 270 Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 65. 271 Vgl. Gericke, L.!Richter, 0 /Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsurnwelt, S. 68. 272

Vgl. Gericke, L.!Richter, 0 /Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsurnwelt, S. 8.

273 Vgl. Gericke, L.!Richter, 0/Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsurnwelt, S. Mahnke, FJMahnke, R., Color and Light in Man-made Environments, S. 114.

172; vgl.

274 Vgl. Gericke, L.!Richter, 0/Schöne, K., Farbgestaltung in der Arbeitsurnwelt, S. 69. 275 Vgl. Baierl, F., Ordnung und Sicherheit im Betrieb durch Farbe, S. 61.

276

Vgl. Hettinger, T JKaminsky, 0 /Schmale, H., Ergonomie am Arbeitsplatz, S. 241.

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D. Farbgebwtg in Industriebetrieben

TabelleD3

Farbeo für Rohrleituogeo gemäß DIN 2403

Durchflußstoff

Farbe

Wasser

grün

6010

Dampf

rot

3003

Luft/Sauerstoff

blau

5009

Brennbare Gase

gelb mit gelber Spitze

1012

Unhrennbare Gase

gelb

1012

Säuren

orange

2000

Laugen

lila

4001

Brennbare Flüssigkeiten braun mit roter Spitze

RAL-Nummer

8001

Unhrennbare Flüssigkeiten

braun

8001

Vakuum

grau

7002

Schüttstoffe

schwarz

9005

DIN 2403 legt darüber hinaus noch fest, daß neben der durch die Farbe gegebenen Information über Kennzahlen eine genauere Beschreibung der in den Rohrleitungen bef