Sensorbasierte Lichtsteuerung: Intelligente Lichtzeiten
Die zeitabhängige Steuerung ist in der Automation seit vielen Jahrzehnten etabliert. Doch das Zusammenspiel mit anderen impulsgebenden Faktoren wie der Bewegungserfassung und der Helligkeitsmessung ermöglicht heute viel feinere Abstimmungen auf den Bedarf des Menschen. Dies führt auch zu einer Verbesserung der Energieeffizienz – wie Beispiele aus dem Bereich der intelligenten Lichtsteuerung zeigen.
Von der Relativitätstheorie über die Quantenphysik bis hin zu Reisen durch Wurmlöcher: Wer sich allgemein mit dem Thema Zeit befasst, begibt sich schnell in recht anspruchsvolle Themengebiete. Andererseits lässt sich Zeit aber auch als etwas ganz Einfaches betrachten. Und ausgerechnet Albert Einstein hat auf die Frage, was Zeit eigentlich sei, eine verblüffend pragmatische Antwort geliefert: «Zeit ist das, was man an der Uhr abliest!»
Zeitgesteuerte Automation seit Anfang 20. Jahrhundert
Ähnlich einfach ist es mit der Zeit im Bereich der Automation. Erstmals trat sie hier zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Erfindung der Zeitschaltuhr in Erscheinung – zum automatischen Schalten von Strassenlaternen, schon damals also eng verbunden mit dem Thema Energie. Später diente eine zeitgesteuerte Automation dann auch zum Senken der Temperatur von Heizungen in der Nacht. Nachtspeicheröfen wiederum liess man mithilfe von Zeitschaltuhren bis zum Ende der Niedertarifzeit aufladen, so dass sie in der Hochtarifzeit am Tag ausreichend Wärme liefern konnten.
Als schliesslich, in den 1980er Jahren, Bewegungsmelder mit Passiv-Infrarot-Technologie auf den Plan traten, spielte Zeit ebenfalls von Beginn an eine wichtige Rolle. Denn wenn ein solcher Melder Bewegung erfasst und die Umgebungshelligkeit nicht ausreicht, schaltet dieser die Beleuchtung ein und startet im selben Moment die sogenannte Nachlaufzeit. Endet diese, ohne dass der Melder erneut Bewegung erfasst, schaltet er das Licht wieder aus. Erfasst er dagegen eine neue Bewegung während der Nachlaufzeit, startet er diese jedes Mal von Neuem.
Komfortables Nachleuchten
Aus Sicht der Energieeffizienz ist eine möglichst kurze Nachlaufzeit natürlich von Vorteil, was die Parametrierung vielerorts entsprechend beeinflussen dürfte. Allerdings besteht noch eine andere Perspektive. Denn bei manchen Tätigkeiten oder Berufen verlassen die Menschen tagsüber oft nur für kurze Zeit ihren Arbeitsplatz. Ist die Nachlaufzeit nach ihrer Rückkehr dann bereits abgelaufen, liegt der Raum schon wieder im Dunkeln – obwohl ein abgedimmtes Licht vielleicht einladender wäre und auch das Sicherheitsgefühl erhöhen würde.
Hierfür wurde das sogenannte Nachleuchten erfunden. Es realisiert im Anschluss an die Nachlaufzeit für eine individuell bestimmte Dauer eine gedimmte Grundbeleuchtung. Auf diese Weise findet der Nutzer einen noch immer leicht beleuchteten Bereich vor, wenn er zurückkehrt, und durch das Dimmen ist das Nachleuchten natürlich energieeffizienter als eine Beleuchtungsstärke von 100 Prozent. Bei DALI-2-Lösungen von Esylux lässt sich das Nachleuchten zudem auf bestimmte Wochentage und Uhrzeiten beschränken, da es nach Feierabend oder am Wochenende in der Regel nicht erforderlich ist. Auf diese Weise lässt sich der Zeitraum also noch genauer und energiesparender einschränken.
Zeitgesteuertes Orientierungslicht
Eine gedimmte Grundbeleuchtung wie beim Nachleuchten kann auch an anderen Orten hilfreich sein, zum Beispiel auf Verkehrswegen. Anders als am Schreibtisch, wo die Beleuchtung dem Nutzer ermöglicht, seine Arbeit zu erledigen, steht auf Verkehrswegen das Thema Sicherheit im Vordergrund. In typischen Bürofluren in Europa dient hierzu die Mindestbeleuchtungsstärke von 100 Lux. Auf deren Einhaltung achten Präsenzmelder mithilfe ihrer Lichtsensorik automatisch und schalten die Beleuchtung wieder aus, wenn sie keine Bewegung mehr erkennen und die Nachlaufzeit abgelaufen ist.
Ähnlich wie beim Nachleuchten ist das Abschalten manchmal jedoch nicht die beste Lösung für den Nutzer. Sitzt etwa jemand in einem Büro mit einer verglasten Tür oder sogar Glaswänden, kann ein leicht beleuchteter Flur hinter diesen Glasflächen das Sicherheitsgefühl am Arbeitsplatz spürbar erhöhen. Und wer sich durch ein verzweigtes Netz von Bürofluren bewegt, wird es bei wenig oder gar keinem Tageslicht ebenfalls angenehmer finden, wenn die menschenleeren Flure links und rechts nicht völlig im Dunkeln liegen.
Abhilfe schafft in diesem Falle ein leichtes, bewegungsunabhängiges Orientierungslicht, manchem auch bekannt als Korridorfunktion. Es sorgt wie das Nachleuchten für eine gedimmte Grundbeleuchtung von zum Beispiel 20 Prozent, schliesst – anders als das Nachleuchten – aber nicht zwangsläufig an eine Phase menschlicher Präsenz an. Damit das Ganze nicht in unnötigem Masse Energie verbraucht, lässt sich das Orientierungslicht ebenfalls abhängig von der Uhrzeit aktiveren und zusätzlich auf bestimmte Wochentage begrenzen.
Energieeffiziente Standby-Abschaltung
Bussysteme wie DALI-2 bieten noch viele weitere Optionen für die Verbesserung der Energieeffizienz. Besonders hervorzuheben: Die Dimmbarkeit der Beleuchtung ermöglicht bei DALI-2 eine präsenz- und tageslichtabhängige Konstantlichtregelung, was den Energieverbrauch im Vergleich zum präsenz- und tageslichtabhängigen Schalten noch einmal deutlich senkt. Doch auch wenn es darum geht, das Letzte in Sachen Effizienz herauszuholen, ist eine Lichtsteuerung mit DALI-2 vorne dabei. Zum Beispiel wenn der Standby-Verbrauch von DALI-Betriebsgeräten bei ausgeschalteter Beleuchtung reduziert werden soll.
Dieser Standby-Verbrauch wird durch die Ökodesign-Richtlinie in Europa inzwischen zwar streng reduziert. Doch wäre es ganz ohne natürlich noch besser. Hier wiederum zeigt sich erneut der Vorteil der Automation: Technisch gesehen wäre es natürlich auch möglich, das Standby jedes Mal manuell abzuschalten, wenn die Beleuchtung für einen längeren Zeitraum nicht gebraucht wird. Allein: Welcher Nutzer würde das jemals verlässlich tun? Eine automatische Standby-Abschaltung gehört deshalb zu den fortgeschrittenen Funktionen der heutigen Lichtsteuerung – zum Beispiel gezielt ausserhalb der wöchentlichen Betriebszeiten.
Variabler Betriebsmodus
Ein weiteres Beispiel für eine an die Zeit koppelbare Lichtsteuerung betrifft die Grundfunktion eines Präsenz- oder Bewegungsmelders: den Betriebsmodus. Im Aussenbereich etwa kann eine uhrzeitabhängige Veränderung des Betriebsmodus die nächtliche Lichtverschmutzung reduzieren. Zum Beispiel wenn ein Gewerbebau in den frühen Morgen- und Abendstunden repräsentativ beleuchtet werden soll, das Licht in der Nacht zwischen 22 und 5 Uhr aber nur bei Bewegung oder gar nicht angehen darf. Doch auch im Innenbereich existieren nützliche Anwendungen.
Neben der Vollautomatik, einem halbautomatischen Betrieb und dem Treppenlichtmodus gilt dies vor allem für die Helligkeitsautomatik. Diese kann, vielleicht in einem Foyer, automatisch und bewegungsunabhängig für eine repräsentative Beleuchtung sorgen, sobald das Tages- oder Umgebungslicht einen bestimmten Luxwert unterschreitet. Damit auch das nicht wieder unnötig Energie verbraucht, lässt sich der Modus zum Beispiel auf Abende an Werktagen beschränken. Tagsüber, nachts und am Wochenende dagegen könnte der Betriebsmodus durchgehend im Vollautomatikmodus bleiben.
Die Beispiele zeigen, wie die Kombination aus präsenz-, tageslicht- und zeitabhängiger Steuerung eine optimale Balance zwischen Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz schaffen kann. Der Schwerpunkt bleibt dabei allein dem Nutzer überlassen. Gerade der Industriestandard DALI-2 eröffnet zudem zahlreiche weitere Möglichkeiten. Zum Beispiel mit Funktionen wie einem zeitgesteuerten Nachtbetrieb oder einem zeitabhängigen Umschalten am Tag zwischen Konstantlichtregelung und einem «Human Centric Lighting». Und das Schöne ist: Anders als bei der Relativitätstheorie und der Quantenphysik ist bei der Lichtsteuerung doch alles etwas einfacher zu verstehen. Wochentag und Uhrzeit festlegen, Funktion parametrieren, fertig!