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Mittelstand Energiewende

LEITFADEN ENERGIEEFFIZIENZ IM HANDWERK


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Querschnittsthemen / Beleuchtung / Systeme in Betrieben und Potentiale


Lichtfarbe zur Shop-Beleuchtg.
Copyright: HWK-Münster

Da LED Röhren nur in sehr geringem Maß Wärme entwickeln, eignen sie sich besonders für die Beleuchtung in Kühllager- Hallen oder in Geschäftsräumen. Weitere Einsatzgebiete, an denen man die LED Röhre sehr gut zum Einsatz bringen kann, sind vor allem dort, wo über einen längeren Zeitraum das Licht eingeschaltet bleibt.

Umbau der Beleuchtung

Aktuell bieten sich zur Umrüstung der meist verwendeten T8-Leuchtstofflampen mit konventionellem Vorschaltgerät 2 Umrüstungsvarianten an.

Der T5-Adapter wird auf die T5-Lampe aufgesetzt und in die alte Leuchte für T8-Röhren eingesetzt. Er enthält auch das für den Betrieb der Lampe erforderliche EVG. Durch die höhere Lichtausbeute der T5-Lampe bei gleich bleibender Beleuchtungsstärke kann dabei die Leistungsaufnahme der Anlage zu reduzieren und damit der Stromverbrauch sinken. Problematisch hier ist jedoch, dass die zur Verfügung stehenden Leistungsbereiche von T5- und T8-Lampen einen Eins-zu-Eins-Austausch nicht möglich machen. Im Ergebnis muss man also eine deutlich geringere oder eine deutlich höhere Beleuchtungsstärke – mit entsprechend höherem Stromverbrauch – in Kauf nehmen.


Austauschvarianten LL->LED
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Möchten Sie einzelne Komponenten einer Anlage um- oder aufrüsten, sollten Sie auf jeden Fall auch sicherheitstechnische Aspekte berücksichtigen: Minderwertige Systeme oder der unsachgemäße Einbau von Komponenten können nicht nur die Lichtqualität beeinträchtigen oder Schäden an der Anlage verursachen, sondern im schlimmsten Fall auch Brände verursachen. Bei einer Umrüstung sollten Sie daher auf jeden Fall einen Fachplaner zu rate ziehen und die Arbeiten fachgerecht durch einen Installateur durchführen lassen.

Werden bei einer Nachrüstung Komponenten eingebaut, die nicht ausdrücklich vom Hersteller des Beleuchtungssystems empfohlen werden, stellt dies eine bauliche Veränderung dar. In diesem Fall erlischt die Betriebszulassung. Im Schadensfall ist hier mit rechtlichen Problemen zu rechnen. Es empfiehlt sich daher, bei einer Umrüstung ausschließlich auf Komponenten zu setzen, die der Hersteller für den Betrieb in der entsprechenden Anlage vorsieht. 

In der Regel besteht ein Retrofit-Set für KVG aus LED-Röhre und einem Blindstarter, der die Funktion des Starters überbrückt. Inzwischen gibt es auch für zugelassene Retrofit-Lampen für Leuchten mit elektronischem Vorschaltgerät.

Der Nennlichtstrom von Leuchtstofflampen und LED-Röhren ist inzwischen häufig ähnlich. Durch den üblichen Abstrahlwinkel von 120 Grad bei den LED-Röhren ist kein Reflektor mehr nötig und Verluste durch verschmutzte Reflektoren wie bei den Leuchtstoff-Röhren nicht mehr relevant.

LED-Röhren gibt es auch in dimmbaren Ausführungen. Mit ihnen ist die Einbindung in ein Beleuchtungsmanagement mit Tageslichtsteuerung besonders leicht zu realisieren. Der schnelle Start und die extrem hohe Schaltzyklen-Zahl machen den Einsatz der LED auch in Kombination mit Bewegungsmeldern möglich. Ein Raum, der trotz Bewegungsmelder sofort nach Betreten hell ist, wird eher akzeptiert als einer, der durch die lange Startzeit der Leuchtstofflampe für die ersten Sekunden dunkel ist.

Gleiches gilt auch für den Austausch der T8-Lampe gegen eine LED-Retrofit- oder Konversionslampe. Hierzu haben VDE und ZVEI Hinweise veröffentlicht.

In Punkto Verbrauch benötigen die LED Röhren meistens weniger als die Hälfte der herkömmlichen Leuchtstoffröhre. Auch die Lebenserwartung einer LED Röhre ist bei weitem höher, als die der Leuchtstoffröhre. Hier kann man in etwa von einer Lebensdauer von 50.000 - 100.000 Stunden ausgehen, (Leuchtstoffröhre ca. 2.000 - 4.000 h).


Vergleich Lumen / Watt
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Für den Ersatz von Glühlampen steht beim Einkauf von Ersatzlampen nur der Verbrauchswert (in Watt) zur Verfügung. Relevant für den adäquaten Austausch ist aber der Lichtstrom. Anhalt für den passenden Austausch in nebenstehender Tabelle.

Neuplanung

Anlagen, die vor zehn, fünfzehn oder mehr Jahren nach dem damaligen Stand der Technik geplant und errichtet wurden, genügen in der Regel nicht mehr den heutigen Anforderungen nach normgerechter Beleuchtung.

Ein Wechsel der Beleuchtung wird empfohlen, wenn die Beleuchtungsstärke nicht den Richtwerten entspricht, defekt ist, es bedeutend energieeffizientere Varianten gibt oder eine Umnutzung von Räumen oder Arbeitsplätzen dies notwendig macht.

Beleuchtungsanlagen sollten – immer von einem Fachmann - so geplant werden, dass die Sehaufgaben der Nutzer zufriedenstellend erfüllt werden können und die Energie möglichst effizient genutzt wird. Die Planung muss die Vorgaben der einschlägigen Normen berücksichtigen. Zur Planung einer Anlage sind erforderlich:

Aufgrund dieser Angaben sind die geeigneten Lichtquellen und Leuchten auszuwählen. Nachdem die Anzahl der Lampen für die geforderte Beleuchtungsstärke berechnet ist, wird die Anzahl und Anordnung der Leuchten festgelegt. Hierbei sind beleuchtungs-, montage- und wartungstechnische wie auch gestalterische Gesichtspunkte entscheidend.

Während mit dem „Wirkungsgradverfahren“ noch per Hand die für eine vorgegebene mittlere Beleuchtungsstärke erforderliche Leuchtenanzahl ermittelt werden kann, wird die Berechnung der Beleuchtungsstärken an den Punkten des Raumes in der Regel mit Computern durchgeführt. Hierzu stehen entsprechende Programme zur Verfügung.

z.B. DIALux

Diese Projektierungsprogramme ermöglichen über menügesteuerte Eingaben die komplette lichttechnische Berechnung einer Beleuchtungsanlage – von einer ersten überschlägigen Ermittlung bis zur voll dokumentierten ausführlichen Projektierung.

Der Raumwirkungsgrad ist von der Lichtstromverteilung der Leuchte abhängig, von der Raumgeometrie und den Reflexionsgraden im Raum. Leuchten-Hersteller informieren in umfangreichen Listen auf ihren Websites über die relevanten Berechnungsparameter ihrer Produkte.

Der Umbau einer Beleuchtungsanlage ist ein komplexes Thema, denn die Veränderung der Beleuchtung hat auch Auswirkungen auf Energieverbrauch und Kosten anderer gebäudetechnischer Bereiche. So gibt z.B. eine effizientere Beleuchtung weniger Beleuchtungswärme ab mit der Folge, dass die innere Wärmelast eines Klimasystems vermindert wird. Das kann zur Verringerung der notwendigen Kühlleistung und zur Verringerung der umzuwälzenden Luftmenge beitragen.

Bei der Auswahl der Lampen sollten auch die Auswirkung deren Lebenszeit auf die Wartungs- und Wechselkosten berücksichtigt werden. Gerade bei hohen Hallen ist der Aufwand für das Wechseln von Leuchtmitteln sehr hoch, so dass langlebigere Leuchtmittel zu bevorzugen sind. Teilweise ist zum Lampenwechsel sogar ein Produktionsstillstand notwendig.

Wegen der hohen Leuchtdichte können LED-Strahler eine erhöhte Blendwirkung haben. Der UGR-Wert (Unified Glare Rating) ist ein vereinheitlichtes Maß für die Bewertung der Blendung. In DIN EN 12464 "Licht und Beleuchtung, Teil 1: Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen" (kurz: DIN EN 12464-1) wird der tolerable UGRL-Wert für die unterschiedlichen Arbeitsbereiche definiert. Für Holz-ver- und bearbeitende Betriebe liegt der Wert bei 19. Um diesen Wert zu erreichen, werden heute bei Strahlern „Linsen“ über die einzelnen LED-Chips angebracht, bei LED-Paneelen Streuscheiben oder –folien.

Um sich arbeitsrechtlich abzusichern ist es gut, sich vom Lieferanten bescheinigen zu lassen, dass die Leuchten/Lampen diesen Wert einhalten.


Betriebskosten Austausch
Copyright: HWK-Münster

Neben den beleuchtungstechnischen Gesichtspunkten muss ebenfalls die Wirtschaftlichkeit einer Anlage in Betracht gezogen werden. Diese hängt stark vom Alter und vom technischen Zustand des Bestandssystems ab. Je älter und ineffizienter die Systeme sind und je mehr Betriebsstunden die Anlage im Jahr hat, umso schneller rentiert sich die Investition.

Zu der Energiekosteneinsparung ergeben sich durch die Modernisierungsmaßnahmen weitere Vorteile, wie z.B. ein geringerer Wartungsaufwand und eine längere Lebensdauer. Gerade bei hohen Hallen ist der Aufwand für das Wechseln von Leuchtmitteln sehr hoch, so dass langlebigere Leuchtmittel zu bevorzugen sind. Teilweise ist zum Lampenwechsel sogar ein Produktionsstillstand notwendig. Dort macht sich ein langlebiges, energieeffizientes Leuchtmittel schnell bezahlt.

Insbesondere beim Vergleich mehrerer zur Auswahl stehender Maßnahmenpakete oder Beleuchtungssysteme bietet sich eine Wirtschaftlichkeitsrechnung auf Basis von Lebenszykluskosten (LZK) an. Nur so kann gewährleistet werden, dass nicht das im Einkauf günstigste System, sondern das wirtschaftlichste System gewählt wird. Die wirtschaftliche Attraktivität einer Maßnahme ergibt sich aus dem Vergleich der Lebenszykluskosten der neuen mit der alten Anlage bzw. verschiedener neuer Anlagen untereinander.

Lebenszykluskosten = Investition (Sach- und Personalkosten) Energie Wartung Entsorgung


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Friseursalon
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Beispiel 1 Friseurbetrieb

Hier ein konkreter Fall eines Friseursalons mit 11 Frisierplätzen und 80 m² Salonfläche. Die existierende Beleuchtung besteht aus


  • 11 Leuchten mit je 2 T8-Leuchtstofflampen (Röhrenlänge 150cm/58 Watt) mit konventionellen Vorschaltgeräten

  • 12 Halogen-Einbauspots (30 Watt)



mit einer Gesamt-Lichtleistung von 110.300 Lumen und 1,4 kW Strom-Verbrauch. Bei einer Leuchtdauer von 2600 Stunden/Jahr erzeugt diese Beleuchtungsanlage pro Jahr Stromkosten von ca. 900 € und Wartungs-/Ersatzkosten von 100€ pro Jahr, insgesamt 1.000 € / Jahr.

Das Ziel, alle Frisierplätze mit ca. 700 Lux auszuleuchten, wird nur an wenigen Plätzen erreicht.

Aufnahme Ist-Situation
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alt: Lichtverteil.-farbkodiert
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neu: LED-Retrofitlampen
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neu: LED-Schienenstrahler
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Im Verlauf der Linien gleicher Ausleuchtung und in dem geränderten, farbkodierten Plot ist deutlich zu sehen, dass die Frisierplätze im hinteren  Bereich des Salons nicht ausreichend ausgeleuchtet sind. Grund hierfür ist die Anordnung der Leuchtstofflampen.



In der Variante 1 erfolgt ein Austausch mit LED-Retrofit-Röhren und LED-Spots. Die Anschaffungs- und Installationskosten in Höhe von ca. 1.100 € amortisieren sich (ROI) durch die Stromkosteneinsparung und die geringeren Wartungskosten schon nach ca. 1,5 Jahren. In dieser Variante kann trotz geringerer installierter Lichtleistung (besserer Wirkungsgrad durch weniger Reflektionsverluste) die Ausleuchtungsqualität an den Plätzen gesteigert werden. Das Ziel – 700 Lux an allen Plätzen – wird nicht ganz erreicht.

Kostenvergleich mit Tube
Copyright: trans acta green, Münster


Durch den Austausch der Leuchten in Variante 2 und den Einbau eines Systems mit LED-Spots auf einem Schienensystem kann die Beleuchtung an den Plätzen individueller eingestellt werden und mit weniger Lichtleistung eine optimale Ausleuchtung aller Plätze erreicht werden. Trotz erhöhter Investitionskosten durch den Austausch des Systems in Höhe von ca. 3.000 € ergibt sich durch den niedrigen Stromverbrauch eine Amortisation in ca. 3 Jahren.

Kostenvergleich mit Strahler
Copyright: trans acta green, Münster



Abgehängte LED-Paneele
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LED-Kuppelleuchten
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LED-Paneele in Rasterdecke
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Beispiel 2 Kraftfahrzeugwerkstatt

In diesem Beispiel einer KFZ-Werkstatt mit 15 Mitarbeitern wurde - nachdem schon einige Lampen vorher ausgetauscht wurden - die Lampen und Leuchten entsprechend eines neuen Beleuchtungskonzeptes gegen LED-Leuchtmittel ausgetauscht. Begleitet wurde dieser Umbau der Anlage durch Verbesserung des Einfalls von natürlichem Tageslicht mit einer neuen Lichtkuppel im Dach und einer verbesserten Verglasung im Wandbereich. Dadurch konnte in den Hallen ein Teil der künstlichen Beleuchtung reduziert werden.

In den Büros wurden die Leuchtstoff-Unterbauleuchten durch LED-Paneele ersetzt und die Halogenspots durch LED-Spots. In der Werkhallen wurden die alten Leuchtstofflampen entweder durch neue LED-Leuchten/Lichtbänder ersetzt oder die Leuchtstofflampen durch Retrofit-LED-Lampen. Im Außenbereich wurden die 500 W Strahler durch LED-Strahler/Retrofit-Lampen mit etwa 10 W ausgetauscht.

Dadurch erreicht wurde eine Reduktion der Stromverbräuche von 22.500 auf 5.500 kWh, also um 76% = 4.080 €/a.

Die Investitionen für den Umbau der Beleuchtung lagen bei ca. 14.000 €. Damit liegt die Amortisationszeit der Investition ohne Förderung und bei gleichbleibendem Strompreis bei 3,5 Jahren (bei steigendem Strompreis entsprechend weniger).

Musterberechnung Umrüstung auf LED in der KFZ-Werkstatt mit Amortisation

Effizienzverbesserung
Copyright: Saar-Lor-Lux Umweltzentrum GmbH


abgehängte LED-Lichtbänder
Copyright: Saar-Lor-Lux Umweltzentrum GmbH
LED-Beleuchtung an Wand
Copyright: Saar-Lor-Lux Umweltzentrum GmbH
LED-Strahler im Aussenbereich
Copyright: Saar-Lor-Lux Umweltzentrum GmbH
LED-Paneele in Rasterdecke
Copyright: Saar-Lor-Lux Umweltzentrum GmbH

Weitere Einsatzbeispiele von LED-Beleuchtung im Unternehmen

LED-Lichtband
Copyright: Die Lichtfabrik - LED SOLUTIONS
LED-Tiefenstrahler in Lager
Copyright: Die Lichtfabrik - LED SOLUTIONS
LED-Tiefstrahler in Produktion
Copyright: Die Lichtfabrik - LED SOLUTIONS
LED-Aussenbeleuchtung
Copyright: Die Lichtfabrik - LED SOLUTIONS

Weitere Beispiele in der Referenzprojekte-Datenbank der dena

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