Beleuchtungskomplex Schule: flexibel, sparsam und atmosphärisch

Eine zeitgemäße dynamische Lichtlösung in Schulen schafft ein Lernumfeld, das bereits zukünftige Bedürfnisse und unterschiedlichste Anforderungen berücksichtigt. Die vielseitigen Lichtlösungen sorgen für konzentriertes Lernen und Arbeiten in einer angenehmen Atmosphäre und sparen dabei im Optimalfall sowie nach entsprechender Amortisationszeit bis zu 60 Prozent Energie. Maßgeblich tragen spezielle Lichtsteuerungssysteme dazu bei.

Inhalt dieses Grundlagen-Artikels:

• Flexibilität
• Energieeinsparung
• Raum- und Lernatmosphäre durch HCL (Human Centric Lighting)

Die moderne Vorstellung von Schule und Unterricht hat sich in den letzten Jahren und Jahrzehnten grundsätzlich geändert: Spaß und Lernen sollen näher zusammenrücken und Klassenzimmer zu aktiven und attraktiven Lebensräumen werden. Der Wohlfühlfaktor steht nicht mehr im Gegensatz zu der erforderlichen Leistung, sondern wird als ein Zusammenspiel aus Ursache und Wirkung betrachtet. Teils kommt erschwerend hinzu, dass die zunehmende Digitalisierung die Infrastruktur zusätzlich vor ganz neue Herausforderungen stellt.

Innovative Lichtlösungen tragen durch gut geplante Beleuchtungskonzepte dazu bei, dass neue Lernkonzepte und digitales Equipment ein modernes und effizientes Umfeld erhalten, da die Beleuchtung grundsätzlich weit mehr kann, als nur Licht zu spenden. Dynamisches Licht strukturiert den Unterricht und sorgt für Variabilität und Abwechslung im Schultag. Dabei müssen auch jahreszeitliche Unterschiede im Tageslicht und die räumliche Anordnung der Klassenzimmer entsprechende Berücksichtigung finden. Im Mittelpunkt jeder Lichtlösung stehen deshalb drei Faktoren: höchste Flexibilität auf dem neusten Stand der Technik, die größtmögliche Energieeinsparung sowie eine verbesserte Raum- und damit Lernatmosphäre.

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Flexibilität

Basis für die Entwicklung moderner Beleuchtungskonzepte sind neben einschlägigen Forschungsergebnissen auch unterschiedliche Studien zum Thema „Besseres Licht in Klassenzimmern“. Forscher*innen der Universität Aalborg in Kopenhagen entwickelten zum Beispiel neue Designkriterien für die dort vorherrschenden Lichtstimmungen. Über mehrere Monate hinweg sammelten Partner(unternehmen) mithilfe der Lichtinfrastruktur und durch Lichtmanagementsysteme in der Herstedlund Grundschule in Albertslund (Dänemark) Daten, um den Einsatz des Lichts im Unterricht bewerten zu können.

Als Maßgabe galt, dass das Licht als strukturierendes und interaktives Element im Unterricht eingesetzt werden sollte. Einige Hersteller setzen die Erkenntnisse entsprechend in Produktneuentwicklungen um, damit die Planer überhaupt die Werkzeuge für zukunftsweisende Lichtlösungen haben. Beispielhaft sei hier das „Active Light“-Konzept von Zumtobel erwähnt. Es unterstützt die Lehrer*innen und Schüler*innen mit verschiedenen Lichtszenarien beim Lernen. Durch den Einsatz unterschiedlicher Farbtemperaturen und Beleuchtungsstärken zeichnet die Beleuchtung die Tageslichtdynamik automatisch nach und unterstützt dadurch den biologischen Rhythmus.

Mithilfe der tunableWhite-Technologie lässt sich zum Beispiel der Weißanteil der Beleuchtung je nach Tageslicht und Anforderung individuell einstellen. Dabei wechselt man zwischen heller bläulicher und rötlich reduzierter Beleuchtung, um so die Schüler*innen einzuladen, je nach Unterrichtseinheit und Tagesverlauf zu kommunizieren, konzentriert zu arbeiten oder sich inspirieren zu lassen, kreativ zu werden oder zu entspannen.

Mithilfe eines Lichtmanagementsystems können die vorprogrammierten Lichtszenarien einfach durch die Lehrkräfte gesteuert werden. Die Farbeinstellung und Lichtintensität aller Leuchten in den Klassenzimmern sind individuell anpassbar. Je näher ein Licht den Eigenschaften des Tageslichts kommt, umso belebender wirkt es.

Ein weiteres Beispiel für ein erfolgreiches Beleuchtungskonzept ist die neue Volks- und Mittelschule in Hard (Österreich), auch „Schule am See“ genannt. Sie glänzt durch ein innovatives pädagogisches Konzept und architektonische Freiheit, was auch die Lichtlösung beeinflusst. Der Neubau der Architekten Baumschlager Hutter Partners ist als „Clusterschule“ konzipiert, in der jeder der neun identischen Cluster eine kleine Schule für sich ist. Eine Clusterorganisation soll ermöglichen, in großen Schulen teil – autonome sozial-räumliche Einheiten zu schaffen, die für Schüler*innen und Lehrer*innen überschaubar sind und eine Art „Beheimatung“ erlauben. Das architektonische Prinzip ermöglicht gleichzeitig viele Freiheiten, die einzelnen Räume jederzeit neu zu konfigurieren, und die Option, überall zu lehren und zu lernen.

Die für dieses Projekt entwickelte Lichtlösung trägt maßgeblich dazu bei, diese Möglichkeiten zu nutzen. Auf den ersten Blick sind dabei keine Leuchten zu erkennen, denn das Geheimnis sind extrem schlanke, weiße Sonderleuchten mit einer tunableWhite-Funktion. In einem einheitlichen Raster bündig in die weiße Sichtbetondecke integriert, erscheinen sie dort zunächst nur als gliedernde Streifen. Dank Mikrofacetten-Downlight-Technik und zurückversetzten LED-Lichtpunkten mit Hochglanzreflektoren ermöglichen sie dennoch eine optimale Lichtausbeute und ein blendfreies Licht.

Tageslichtabhängig angepasste Farbtemperaturen zwischen 2.700 und 5.700 Kelvin sind auf den Biorhythmus von Lehrer*innen und Schüler*innen abgestimmt und verbessern dadurch das Wohlbefinden, die Aufmerksamkeit und die Konzentration. Damit trägt auch die Lichtlösung zu einer fortschrittlichen und bedürfnisorientierten Lernumgebung bei. Im Optimalfall wirkt sich die Atmosphäre und Lichtstimmung eher unterbewusst auf die Schüler*innen und Lehrkräfte aus, ohne dass diese die Ursache für die verbesserte Lernsituation augenscheinlich erkennen.

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Energieeinsparung

Die Investition in eine hochwertige LED-Beleuchtung wird nicht nur mit besserem Licht, sondern auch mit geringen Wartungs- und Energiekosten belohnt. Die Volksschule Herrenried in Hohenems (Österreich) steht als Beispiel für eine vorbildliche energetische Sanierung eines Schulgebäudes aus den 60er- Jahren, ergänzt durch einen Neubautrakt. Die damals visionäre Lernlandschaft bietet für aktuelle Lernkonzepte, wie den großen Klassenverband, Gruppenarbeit oder konzentrierte Einzelarbeit, immer noch eine nahezu perfekte Raumstruktur. Der bewährte Klassentrakt steht dabei gleichrangig neben dem vorgelagerten Neubau.

Die zu Einsatz gekommene Lichtlösung fügt sich im Neubau effizient und blendfrei in die Umgebung ein. Und das gilt auch für den Sanierungsbau: Bei Nutzung des Deckenrasters der Bestandsbeleuchtung konnte in den sanierten Räumen ein komfortabler 1:1-Austausch der vorhandenen Rasterleuchten mit Leuchtstofflampentechnologie vorgenommen werden.

Sparsame Leuchten können gegenüber traditionellen Leuchten mit 4 × 18 Leuchtstofflampen den Energieverbrauch um mehr als 60 Prozent senken. In Kombination mit Steuerung und Sensorik kann noch mehr Energie gespart werden. Spezielle Optiken und hohe Lichtströme helfen auch, die Anschaffungskosten gering zu halten, denn sie ermöglichen größere Leuchtenabstände, wodurch je nach Raumsituation weniger Leuchten benötigt werden.

Ein weiteres Kostenargument ist die lange Lebensdauer der LED-Beleuchtung, die den Ersatz- und Wartungsaufwand verringert. In komplexen Lichtsteuerungssystemen können weitere Wartungswerte ausgelesen werden und so vor größeren Überraschungen bewahren sowie eine zeitnahe Fehlerbehebung, teils vor dem Komplettausfall, gewährleisten.

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Raum- und Lernatmosphäre durch HCL (Human Centric Lighting)

Neben einer verbesserten Energieeffizienz zeichnen sich intelligente Lichtlösungen durch eine angenehme Raumatmosphäre aus, die konzentriertes und störungsfreies Arbeiten und Lernen unterstützt. So setzt die Höhere Technische Lehranstalt TGM in Wien auf eine flächige LED-Deckenleuchte mit hellem Deckenbild, die wie ein natürliches Oberlicht wirkt. Als LED-Leuchte bietet die verwendete Mikroprismentechnik eine sehr effiziente, gut entblendete und homogene Ausleuchtung. Ein Look-Out-Sensor erfasst das einfallende Tageslicht, um die parallel zur Fensterfront verlaufenden Leuchtengruppen in Abhängigkeit des Tageslichteinfalls automatisch zu steuern.

Drei vordefinierte Lichtstimmungen lassen sich mit einem einfachen Tastendruck über die Bedienstelle am Eingang des Raumes aufrufen. Die Investition in die neue Lichtlösung macht sich bereits nach kurzer Zeit bezahlt: Schon 6,5 Jahre genügen bis zur Amortisation der neuen Lichtlösung. Durch den Einsatz der LED-Beleuchtungskörper in Kombination mit der tageslichtabhängigen Steuerung und Präsenzmeldung konnten der Energieverbrauch, die Wartungskosten und somit auch die CO2-Belastung um rund 50 Prozent reduziert werden.

Ein weiteres Beispiel für eine bessere Raumatmosphäre und reduzierte Wartungskosten durch den Einsatz einer gesteuerten Lichtlösung ist der Siemens-Campus in Erlangen. Dort sorgt eine verordnungskonforme, flexible und intelligente Beleuchtung der vielfältig genutzten Lern- und Besprechungsräume für die gewünschte Lichtwirkung. Die Leuchten wurden an die vorhandenen architektonischen Gegebenheiten angepasst und in das bestehende Deckenkonzept integriert.

Für dieses Projekt wurden zwei verschiedene Leuchtengruppen ausgewählt, die von der Decke abgependelt und flexibel aufgehängt werden können. Eine der Leuchten kann über DALI gesteuert werden und ist mit Bewegungssensoren sowie Tageslichterfassung ausgestattet. Die andere, ebenfalls mit DALI-Steuergeräten betriebene Leuchte überzeugt durch ihre flache Bauform und ein besonders homogenes Licht. Mit dieser Lichtlösung werden die von der Arbeitsstättenverordnung geforderten 500 Lux Licht im Raum flächendeckend erreicht, und gleichzeitig wird der Wunsch des Kunden nach flexibler Raumnutzung erfüllt.

Vorteil und ausschlaggebend für die Wahl der verwendeten Leuchten waren der hohe Lichtkomfort mit direkter/indirekter Abstrahlcharakteristik, die gute Entblendung (UGR≤19) und der geringe Wartungsaufwand bei niedrigen Betriebskosten. Ein weiterer Vorteil ist die direkte Integration der Bewegungs- und Tageslichtsensoren in die Leuchten. Unabhängig vom Gebäudemanagementsystem erkennen diese automatisch, ob sich Personen im Raum befinden, und schalten das Licht entsprechend ein oder aus. Darüber hinaus wird die Helligkeit konstant auf 500 Lux gehalten. Bei starkem Tageslicht von außen dimmt das System die Leuchten bedarfsgerecht – das spart Energie und sorgt für gleichmäßigen Lichtkomfort. Im Vergleich zur herkömmlichen T5-Technik können mit dieser Kombination bis zu 63 Prozent Strom und damit Kosten eingespart werden.

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