Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Visueller Komfort und Tageslicht am Büroarbeitsplatz Eine Felduntersuchung in neun Gebäuden FACHGEBIET BAUPHYSIK UND TECHNISCHER AUSBAU (fbta) Motivation ■ ■ ■ Tageslicht wird von vielen Nutzern geschätzt Biologische Wirksamkeit (Beleuchtungsstärke, spektrale Zusammensetzung) Potential der Energieeinsparung Energieeinspar ng (EnEV/DIN V 18599) aber... ■ Präferiertes Helligkeitsniveau von Nutzern ((z. B. 100 – 600 lx oder 200 – 1200 lx zusätzlich zum Tageslicht) g ) ■ Alterseinfluss (höhere Beleuchtungsstärke für gleiche Sehleistung) ■ EnEV 2014: tageslichtabhängige Dimmung und Konstantlichtkontrolle als Referenztechnologie in Büroräumen, Wartungswert der Beleuchtungsstärke 500 lx (DIN V 18599-10) ■ Kein genormtes Bewertungsverfahren für Blendung durch Tageslicht 2 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Ziel der Arbeit ■ Ermittlung und Gewichtung alltagsrelevanter Einflussgrößen des visuellen Komforts an tageslichtversorgten Arbeitsplätzen ■ Ermittlung von Einflussgrößen der präferierten Beleuchtungsstärke ■ Ermittlung von Einflussgrößen der Blendungsbewertung Blendungsbewertung, Überprüfung des Blendungsindex‘ „Daylight Glare Probability“ ■ Berücksichtigung jahreszeitlicher und architektonischer Parameter (Fensterflächenanteil, Büroart, Atrium) ■ Einfluss von Raumklimabedingungen g g ((thermischer Komfort)) 3 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Gliederung ■ Anlass der Untersuchung ■ Methodik ■ Ergebnisse: Nutzerbewertung und -verhalten ■ Fazit 4 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Felduntersuchung in neun Bürogebäuden 5 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Messungen und Befragungen in je 15 Räumen ■ ■ ■ ■ ■ ■ 6 zweiwöchige Messung in jeder Jahreszeit Befragung der Nutzer am Ende jeder Messung 539 Messreihen verschiedener Licht- und Raumklimaparameter ca. 900.000 Leuchtdichtebilder Nutzereingriffe (6.600 Eingriffe Kunstlicht, Kunstlicht 3.500 Eingriffe Sonnenschutz) 977 Fragebögen g g von 461 Probanden 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Gliederung ■ Anlass der Untersuchung ■ Methodik ■ Ergebnisse: Nutzerbewertung und -verhalten ■ Fazit 7 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Nutzerbewertung und Beleuchtungsstärke ■ Nutzer empfinden Beleuchtungsstärken um 500 lx häufig als sehr oder eher dunkel. ■ Varianzanalyse: ■ ■ ■ ■ 8 signifikanter g Einfluss der horizontalen Beleuchtungsstärke auf die Helligkeitsbewertung F=31 F 31.8 8 Fehlerwahrscheinlichkeit p<0.001 Stichprobengröße N=758 Effektstärke f=0.20 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Einfluss der Jahreszeit ■ Im Sommer werden Beleuchtungsstärkeniveaus neutral bewertet, die im Winter als sehr hell empfunden werden. ■ RE-Modell,, ■ ■ ■ ■ 9 unbalanced panel: signifikanter Zusammenhang R²=0 R 0.21 21 F=49.2 Fehlerwahrscheinlichkeit p<0.001 Stichprobengröße N=758 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Änderungswünsche der Nutzer ■ Bei 67 % der Befragungen wird keine Veränderung der Helligkeit am Arbeitsplatz gewünscht. ■ Jüngere Nutzer wünschen häufiger mehr Helligkeit als ältere Nutzer (unter 30 Jahren 34 %, ab 50 Jahren 16 %). 10 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Einfluss des Alters – zylindrische Beleuchtungsstärke ■ ■ Je jünger die Probanden, desto höhere zylindrische Beleuchtungsstärken werden als angenehm bewertet. Reduktion des Zeichenkontrastes des Monitors durch vertikale Beleuchtungsstärke ■ Varianzanalyse: ■ ■ ■ ■ 11 signifikanter Zusammenhang F=8 F 8.65 65 Fehlerwahrscheinlichkeit p<0.001 Stichprobengröße N=500 Effektstärke f=0.23 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Einfluss des Fassadentyps ■ Je größer der Fensterflächenanteil desto höhere BeleuchtungsBeleuchtungs stärken werden erwartet. ■ Ausnahme: Ganzglasfassade in der Kühlperiode 12 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Einfluss des Fassadentyps ■ ■ 13 Je größer der Fensterflächenanteil, desto häufiger/rigoroser wird der Sonnenschutz geschlossen, vor allem im Sommer. Nutzer, die den Sonnenschutz einsetzen, weil ihnen zu warm ist ist, bevorzugen ein niedrigeres Beleuchtungsstärkeniveau (Mittelwert 922 lx versus 1084 lx, N=329). 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Anteil der individuellen Arbeitszeit mit geschlossenem Sonnenschutz (mindestens 80 % der Fensterfläche verschattet) Lochfassade 9,2 9 2% (Sommer: 8,6 %, Herbst 9,1 %) Band Bandfassade 8,6 8 6% (Sommer: 16,5 %, Herbst 5,1 %) Ganzglas Ganzglasfassade 16,7 16 7% (Sommer: 27,1 %, Herbst 13,6 %) Bevorzugte Beleuchtungsstärke – Einflussgrößen ■ ■ ■ ■ ■ ■ Außenbeleuchtungsstärke (je höher die Außenbeleuchtungsstärke, desto höher die Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz) Jahreszeit (Frühling: höhere Beleuchtungsstärke Beleuchtungsstärke, zusätzlich zu Abhängigkeit von Außenbeleuchtungsstärke; Sommer: thermischer Komfort, Schutz vor hohen Wärmeeinträgen) Häufigkeit g der Abstimmung g mit Kollegen g bezüglich g des Kunstlichts und Sonnenschutz (je weniger Abstimmung erforderlich, desto eher wird das Kunstlicht eingeschaltet bzw. der Sonnenschutz geschlossen) Ausblick aus dem Fenster (je angenehmer der Ausblick, desto höher die B l Beleuchtungsstärke ht tä k am Arbeitsplatz) A b it l t ) Alter der Probanden (je jünger, desto höhere Beleuchtungsstärke – Einfluss der Blendempfindlichkeit) Fensterflächenanteil des Raumes (je größer der Fensterflächenanteil Fensterflächenanteil, desto höher die Beleuchtungsstärke) Diese Faktoren können 48 % der Streuung erklären erklären. (RE-Modell, unbalanced panel: R²=0.481, F=34.0, N=342) 14 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Lichtmanagement ■ Nutzer bewerten Kunstlichtanlagen mit tageslichtabhängiger Regelung als dunkler als manuell geschaltete Anlagen. ■ Varianzanalyse: ■ ■ ■ ■ 15 signifikanter Zusammenhang F=10 F 10.46 46 Fehlerwahrscheinlichkeit p=0.001 Stichprobengröße N=743 Effektstärke f=0.12 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Lichtmanagement ■ 16 Anteil Arbeitszeit mit eingeschaltetem Kunstlicht und Beleuchtungsstärke an den Arbeitsplätzen (Mittelwerte der Medianwerte) 10.11.2015 manuell geregelt Anteil Arbeitszeit mit eingeschaltetem Kunstlicht 30 % 21 % Kunstlicht aus 603 lx 824 lx Kunstlicht an 819 lx 862 lx Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Beleuchtungsstärke vor dem Einschalten – Jahreszeiten ■ ■ 17 Mittelwert der horizontalen Beleuchtungsstärke an allen Arbeitsplätzen im Raum vor dem Einschalten des Kunstlichts: Frühling Sommer Herbst Winter 467 lx 377 lx 246 lx 160 lx Anteil der Einschaltvorgänge, bei denen am dunkelsten Arbeitsplatz im Raum schon vor dem Einschalten über 500 lx geherrscht haben: 10.11.2015 Frühling Sommer Herbst Winter 26 % 15 % 8% 7% Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Lichtmanagement – Beleuchtungsstärke im Frühling ■ Das Einschalten manuell gesteuerter Anlagen erfolgt im Frühling im Mittel bei 504 lx, das Einschalten tageslichtabhängig geregelter A l Anlagen b beii 347 llx. ■ Varianzanalyse: ■ ■ ■ ■ 18 signifikanter Zusammenhang F 41 3 F=41.3 Fehlerwahrscheinlichkeit p<0.001 Stichprobengröße N=1059 Effektstärke f=0.20 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Zusammenfassung ■ Die Probanden sind überwiegend zufrieden mit der Helligkeit an ihrem Arbeitsplatz: Bei 67 % der Befragungen wird keine Veränderung gewünscht. ■ Qualität der Aussicht und Fensterflächenanteil beeinflussen das gewünschte Helligkeitsniveau und die Blendungsbewertung: Je angenehmer die Aussicht bei gleichzeitig moderaten Fensterflächenanteilen, desto höher sind gewünschte Beleuchtungsstärke und tolerierte DGP-Werte. DGP Werte. ■ Die Bandbreite der Beleuchtungsstärken, die akzeptiert werden, ist groß, die horizontale Beleuchtungsstärke liegt oft bei über 500 lx am Arbeitsplatz. ■ Bei großen Fensterflächen werden höhere Beleuchtungsstärken erwartet, in Räumen an Atrien niedrigere. ■ Die präferierte Beleuchtungsstärke ist nicht statisch, sondern wird von sich ändernden Faktoren wie Außenbeleuchtungsstärke und Jahreszeit stark beeinflusst. ■ Im Sommer beeinflusst der thermische Komfort das Nutzerverhalten und die präferierte Beleuchtungsstärke. 19 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Was tun? Visueller Komfort in der Planung ■ In Zellenbüros ist die Nutzerzufriedenheit im Mittel höher als in Großraumbüros. ■ Viele Nutzer legen Wert auf eine gute Tageslichtversorgung und den Ausblick aus dem Fenster und präferieren moderate Fensterflächenanteile. ■ Künstliche Beleuchtung und Sonnen- bzw. Blendschutz sollten einfach zu bedienen und individuell anpassbar p sein,, sie sollten eine Beleuchtungsstärke g am Arbeitsplatz deutlich oberhalb der normativen Mindestanforderungen zulassen. ■ Automatische Steuerungen (Kunstlicht (Kunstlicht, Sonnenschutz) werden von Nutzern vor allem dann als unangenehm empfunden, wenn Regelstrategien nicht nachvollziehbar sind und die Helligkeit am Arbeitsplatz nicht den Erwartungen entspricht. ■ Dieser Untersuchung zufolge kann auch der Blendungsindex DGP Blendung durch Fenster im Alltag nur mit begrenzter Genauigkeit vorhersagen, vermutlich aufgrund der großen individuellen Unterschiede. 20 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann Felduntersuchungen sind spannend... Vielen Dank! 21 10.11.2015 Dr.-Ing. Cornelia Moosmann
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