Wenn Tageslicht ausreicht, soll das Kunstlicht entsprechend dimmen. Die Tageslicht-Kunstlicht-Kopplung mit Konstantlichtregelung, DALI-Protokoll und modernen LED-Systemen spart bis zu 60% Beleuchtungsenergie — und wird in der Energiebilanz über den Anpassungsfaktor kA präzise erfasst.
In einem Büro mit Fensterfassade schwankt der Tageslichteintrag im Tagesverlauf erheblich. Morgens und abends sowie an bewölkten Tagen ist der Tageslichtanteil gering, mittags im Sommer hingegen oft ausreichend für die gesamte Arbeitsflächenausleuchtung. Die Konstantlichtregelung hält die Beleuchtungsstärke Ev auf dem Wartungsniveau (typisch 300–500 lx je Nutzungsart) konstant — unabhängig vom Tageslichtangebot.
Der Energievorteil ergibt sich aus der Reduktion der Kunstlichtleistung genau in den Stunden, in denen Tageslicht ausreicht. Für Deutschland mit ca. 1.000–1.800 Jahresstunden ausreichendem Tageslicht auf dem Arbeitsplatz ergibt sich ein erhebliches Einsparpotenzial — insbesondere in fensterhellen Büros der Raumtiefen bis 5 m.
Die Tageslichtverfügbarkeit beschreibt, für wie viele Jahresstunden die natürliche Beleuchtungsstärke auf einer Arbeitsfläche (0,85 m über Boden) den Sollwert überschreitet. Sie hängt von Standort, Himmelsausrichtung, Raumtiefe, Verglasungsgrad und Sonnenschutzmaßnahmen ab:
Für die Bilanzierung werden die Räume in Tageslichtzonen unterteilt. Nur Bereiche mit ausreichender Tageslichtverfügbarkeit profitieren von der Kopplung. In tiefen Räumen (Raumtiefe über 6 m) ist eine automatische Konstantlichtregelung für den hinteren Raumbereich ohne Wirkung — dort muss der Kunstlichtanteil 100% betragen.
Drei Strategien der Tageslichtkopplung unterscheiden sich in Regelungsaufwand und Einsparpotenzial:
| Strategie | Beschreibung | Einsparpotenzial | Investition | kA-Faktor |
|---|---|---|---|---|
| Konstantlichtregelung | Photosensor misst Arbeitsfläche, Kunstlicht dimmt kontinuierlich | 30–50% | Mittel | 0,3–0,5 |
| Tageslichtzonen-Schaltung | Fensternahe Leuchten aus wenn Tageslicht >Schwellwert | 15–30% | Gering | 0,15–0,3 |
| Präsenz + Tageslicht | Kombination: nur ein wenn Person im Raum + Tageslichdimming | 40–65% | Hoch | 0,4–0,65 |
| Ohne Regelung (Basis) | Manuelle Schaltung, kein Dimmen | 0% | Sehr gering | 0,0–0,05 |
DALI ist das standardisierte Protokoll für die individuelle Ansteuerung von Vorschaltgeräten und LED-Treibern in der Beleuchtungstechnik. Im Gegensatz zu einfachen 0–10 V Analogleitungen erlaubt DALI eine vollständige Rückkommunikation — Betriebsstundenzähler, Fehlermeldungen und Lichtstromrückmeldung werden zurück an den Regler übertragen.
Die Überlegenheit von LED-Dimming für die Tageslicht-Kunstlicht-Kopplung ergibt sich aus der nahezu linearen Beziehung zwischen Lichtstrom und Leistungsaufnahme. Konventionelle Leuchtstofflampen mit magnetischem Vorschaltgerät können nicht gedimmt werden; mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) ist Dimmen möglich, aber die Effizienz im Teillastbereich ist deutlich schlechter als bei LED:
Das Effizienzdefizit von EVG-Leuchtstofflampen im Teillastbereich beruht auf dem unvermindert hohen Zündstrom und Wirbelstromverlusten im Transformator des Vorschaltgeräts. LED-Treiber nutzen Schaltregler ohne diese Verluste — die Leistungsaufnahme folgt dem Lichtstrom fast proportional.
Der Anpassungsfaktor kA ist der zentrale Bilanzierungsparameter für Tageslicht-Kunstlicht-Kopplung. Er gibt an, welcher Anteil der installierten Nennbeleuchtungsleistung durch Tageslicht ersetzt werden kann — und damit den mittleren Jahresbetrieb der Kunstlichtanlage reduziert:
WBeleuchtung = Pinst × tNutzung × (1 − kA)
| Raumtyp | Regelungsart | Verglasungsgrad | kA-Wert | Einsparung |
|---|---|---|---|---|
| Büro, fensternahe Zone | Konstantlichtregelung + DALI | hoch (>50% Fassade) | 55% | |
| Büro, mittlere Zone | Konstantlichtregelung | mittel (30–50%) | 35% | |
| Büro, fensterentfernte Zone | Zonensteuerung | gering | 10% | |
| Schulklasse, Süd-West | Konstantlicht + Präsenz | hoch | 50% | |
| Industrie/Halle | Tageslichtkuppeln | Oberlicht | 40% | |
| Innenraum ohne Fenster | Keine Regelung | 0% | 0% |
Sonnenschutzmaßnahmen (außenliegende Jalousien, Raffstores) sind notwendig, um Blendung und sommerliche Überhitzung zu vermeiden — sie reduzieren jedoch gleichzeitig den Tageslichteintrag erheblich. Dieser Konflikt wird in der Energiebilanz über den Sonnenschutzabminderungsfaktor kS berücksichtigt:
Das folgende Beispiel zeigt ein typisches Büro (500 m² Nutzfläche, installierte Beleuchtungsleistung 12 W/m², 2.500 h/a Nutzungszeit) mit verschiedenen Regelungsszenarien:
| Szenario | Installierte Leistung | kA | Jahresenergie | Einsparung |
|---|---|---|---|---|
| Keine Regelung (Basis) | 6.000 W | 0,00 | 15.000 kWh/a | — |
| Manuelles Dimmen (Schätzung) | 6.000 W | 0,10 | 13.500 kWh/a | 10% |
| Präsenzdetektion (ohne TL) | 6.000 W | 0,20 | 12.000 kWh/a | 20% |
| Konstantlichtregelung (Fensterzone) | 6.000 W | 0,40 | 9.000 kWh/a | 40% |
| Präsenz + Konstantlicht (gesamt) | 6.000 W | 0,55 | 6.750 kWh/a | 55% |
| LED-Retrofit + Präsenz + Konstantlicht | 3.500 W (LED) | 0,55 | 3.938 kWh/a | 74% |
Das letzte Szenario — LED-Retrofit mit reduzierter Nennleistung (12 W/m² → 7 W/m²) kombiniert mit optimierter Steuerung — erreicht eine Gesamteinsparung von 74% gegenüber dem Bestandssystem ohne Regelung. Dies entspricht einer Reduktion des CO₂-Ausstoßes für die Beleuchtung um entsprechende Werte bei einem deutschen Strommix.
Konstantlichtregelung hält die Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsfläche konstant (z.B. 500 lx Wartungsniveau). Ein Photosensor misst die vorhandene Beleuchtungsstärke aus Tageslicht und Kunstlicht zusammen. Der Regler dimmt das Kunstlicht so, dass der Sollwert erreicht wird. Bei ausreichendem Tageslicht geht das Kunstlicht auf nahezu null — bei nachlassendem Tageslicht regelt es wieder auf. Spart 30–50% Beleuchtungsenergie gegenüber ungesteuerten Anlagen.
Der Anpassungsfaktor kA gibt an, welcher Anteil der installierten Kunstlichtleistung durch Tageslicht ersetzt werden kann. Er liegt zwischen 0,0 (kein Tageslicht, keine Regelung) und 1,0 (vollständige Tageslichtsättigung). Für ein typisches Büro mit Konstantlichtregelung liegt kA bei 0,3–0,6 — abhängig von Raumgeometrie, Verglasungsgrad, Himmelsausrichtung und Art der Regelung. Der Energiebedarf ergibt sich aus W = Pinst × t × (1 − kA).
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) ist ein standardisiertes Protokoll für die Einzeladressierung von Leuchtmitteln und Vorschaltgeräten. Jedes DALI-Betriebsgerät hat eine eigene Adresse und kann individuell gedimmt, geschaltet und abgefragt werden. Integration in übergeordnete Systeme (BACnet, KNX) ermöglicht zonenweise Lichtszenen, Tageslichtregelung und Betriebsstundenzählung für alle Leuchten einzeln.
LEDs dimmen nahezu linear — bei 30% Lichtstrom verbrauchen sie ca. 30–35% der Nennleistung. Konventionelle Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) verbrauchten bei 50% Lichtstrom noch 70–80% der Nennleistung. Für Konstantlichtregelung ist LED daher deutlich effizienter. In Kombination mit LED-Retrofit (geringere Nennleistung) und optimierter Steuerung sind Gesamteinsparungen von über 70% gegenüber ungesteuerten Bestandssystemen erreichbar.
Außenliegende Jalousien oder Raffstores reduzieren den Tageslichteintrag um einen Faktor kS von 0,3–0,7 im halb- bis vollgeschlossenen Zustand. Vollständig geschlossene Außenjalousien können den Tageslichtanteil auf unter 20% des unverschatteten Wertes drücken. Die Energiebilanz berücksichtigt kS als Abminderung des Tageslichtanteils bei der Berechnung von kA. Sonnenschutzglas mit hohem Lichtdurchlassgrad (τD65 > 0,6) bietet den besten Kompromiss.