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Licht

Rhythmus fürs Auge

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Büro Bartenbach: Von früh bis spät: Das biologisch wirksame Licht…

Büros werden nicht nur zunehmend biodynamisch beleuchtet. „Human Centric Lighting“ basiert auf der Entdeckung eines dritten Rezeptors im Auge, nutzt unseren Tagesrhythmus und die Möglichkeiten der LED-Technik.

Text: Lars Klaaßen

Morgens putscht es auf, später am Tag beruhigt es. Unser Alltag wird von einer dezenten, uns meist willkommenen Droge gesteuert: Licht. „Es hilft im Einsatz gegen Depressionen“, sagt Herbert Plischke, „kann uns einen Dopamin-Schub bescheren, aber wie ein Medikament auch überdosiert werden.“ Der Professor an der Hochschule München forscht im Fachgebiet Licht und Gesundheit. Vor rund 15 Jahren entdeckten Wissenschaftler Fotorezeptoren in der Netzhaut des Auges, die nicht dem Sehen dienen, sondern die innere Uhr jedes Menschen beeinflussen. Seitdem erscheinen weltweit regelmäßig neue Studien, die sich mit der „melanopischen“ Lichtwirkung befassen: Nachts wird im Körper Melatonin erzeugt, das den menschlichen Tag-Nacht-Rhythmus steuert. „Das Hormon macht müde, Körperfunktionen werden dadurch heruntergefahren, sodass man gut schlafen kann“, erläutert Plischke. „In dieser Phase schüttet der Körper Wachstumshormone aus, die nachts Zellen reparieren.“ Licht mit hohem Blauanteil, wie wir es am Morgen erleben, lässt den Melatoninpegel schnell sinken. Wir werden wach und für die nächsten Stunden aktiviert. Enthält Licht eher Rotanteile, wie es ab nachmittags der Fall ist, wird die Produktion des Hormons nicht mehr gehemmt – man ermüdet leichter.

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…orientiert sich am natürlichen Tageslichtverlauf.

Mit Blick auf diesen Effekt rücken Konzepte für Beleuchtungen in den Fokus, die mit Tages- wie Kunstlicht arbeiten und die biodynamische Wirkung bewusst nutzen. Diese werden als „dynamisches“ oder „biodynamisches“ Licht bezeichnet, als herstellerneutralen Begriff nutzen Wissenschaftler „Human Centric Lighting“ (HCL). Im Pflegebereich gibt es damit bereits breitere Erfahrungen aus der Praxis. „In Seniorenheimen zum Beispiel werden die Vorteile direkt deutlich und finanziell spürbar“, sagt Plischke. Weniger Stürze und besserer Schlaf steigern die Lebensqualität der Bewohner und reduzierten die Kosten für die Betreiber. „Und in Kliniken ist es erwiesen, dass sich Patienten in Räumen mit viel Tageslicht – natürlich oder künstlich ergänzt – schneller erholen.“ Auch im Büro gewinnt HCL mittlerweile immer größere Bedeutung.

Interner Test

Ein Pionier in diesem Bereich ist das ­österreichische Ingenieurbüro Bartenbach. Die Lichtplaner entwickeln nicht nur weltweit zunehmend HCL-Konzepte für Bereiche wie Pflege, Produktion und eben Büros. Das Unternehmen hat sich auch in der eigenen Forschungs- und Entwicklungs-Abteilung (F&E) an seinem Sitz in Tirol solch ein komplexes System installiert: Sowohl die Beleuchtung als auch die Lüftung reagieren dort auf Veränderungen des Tageslichts sowie die An- oder Abwesenheit von Mitarbeitern. Das Gebäude in Aldrans bei Innsbruck ist 1986 bis 1988 errichtet worden, der Trakt für die F&E wurde 1996/97 gebaut und 2015 saniert. Aus diesem Anlass entwickelten die Mitarbeiter von Bartenbach ein neues Lichtsystem für die Forschungs- und Entwicklungs-Abteilung, wo sich rund 30 Arbeitsplätze befinden. Seit vergangenem Jahr erleben die Lichtexperten im Alltag, wie das System funktioniert. 48 Sensoren leiten alle 30 Millisekunden Daten an die Steuerung. Auf veränderte Sonneneinstrahlung, etwa durch Wolken, reagiert das Kunstlicht sofort. Fixe, außen stehende Lamellen sorgen zusammen mit beweglichen Screens für die Verschattung bei direkter Sonne, wobei diese verzögert agieren, denn deren Aktivität wird von Menschen bewusster wahrgenommen.

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Büro Bartenbach: Beleuchtung und Lüftung reagieren auf die Veränderung des Tageslichts und die An- und Abwesenheit der Menschen.

„Das Konzept hat sich in der Praxis bewährt“, sagt Wilfried Pohl, Leiter der Forschungsabteilung bei Bartenbach. „Lediglich im Detail haben wir nach ein paar Monaten etwas nachjustiert. So werden etwa die Screens an den Oberlichtern im CAD-Arbeitsbereich viel früher zugezogen, um die sonst erwünschten hohen Innenraumhelligkeiten hier zu vermeiden.“ Ein wichtiger Aspekt des Konzepts besteht darin, dass die einzelnen Arbeitsplätze individuell beleuchtet werden können und die Nachbarn vom Licht der Kollegen nicht gestört werden. Die Lichtfarbe ändert sich im Laufe des Tages automatisch, sie passt sich an das natürliche Sonnenlicht an: Morgens ist der Blauanteil stärker, zum Abend hin steigt der Rotanteil; die Lichtfarbe folgt dabei über einen Außensensor den Veränderungen des Tageslichtes. In jeder Leuchte befinden sich zwei verschiedene LEDs (warmweiß und kaltweiß), die durch Veränderung des Mischverhältnisses für einen stufenlosen Übergang sorgen. „Die Entwicklung der LED von einer schwach glimmenden Signalleuchte zu einer hocheffizienten Punkt-Licht-Quelle ist ein Faktor, der die Beleuchtungstechnik derzeit rasant verändert“, sagt Pohl. Vor rund 15 Jahren, als der melanopsinhaltige Fotorezeptor entdeckt wurde, begann auch die Karriere der Dioden. Die Kette immer weiterer Innovationen auf Basis der beiden Faktoren wird auch künftig wohl nicht abreißen.

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Firmenzentrale der Erber Group: Intensität und Lichtfarbe variieren genau so, wie es Arbeitsmediziner empfehlen: zwischen tageslichtähnlichen 6.500 Kelvin am Morgen…

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…und warmweißen 3.000 Kelvin am Abend.

Auch wenn es mittlerweile viele ausgereifte dynamisch betreibbare LED-Leuchten am Markt gibt, stellt deren Einsatz eine große Herausforderung dar. „Es existiert derzeit eine große Vielfalt an sogenannten proprietären Systemen zur Lichtsteuerung, die ihren Ursprung noch in der Zeit vor der LED-Beleuchtungstechnik haben und eigentlich nicht mehr zeitgemäß sind. Die technischen Limitierungen und der Programmieraufwand machen bereits die Ausführung von simplen Steuerkonzepten kompliziert und teuer“, erläutert Pohl. „Zusätzlich sind derzeit die Schnittstellen zwischen den verantwortlichen Personen noch nicht klar definiert. Ein Lichtplaner muss den Kontroll-Algorithmus extra für den Elektroplaner übersetzen, was ein zeitaufwendiger und fehleranfälliger Prozess ist.“ Damit eine biodynamische Beleuchtung möglichst effektiv und individuell abgestimmt betrieben werden kann, sollten intelligente Systeme basierend auf Sensortechnologie integriert werden, die auch das Tageslicht erfassen. „Die erforderlichen Steuer- und Regelungsmechanismen sind jedoch sehr komplex“, so Pohl. „Aus diesem Grund wird die Integration von Tageslicht oft vernachlässigt und die positive Wirkung von Tageslicht bleibt ungenutzt.“ Bartenbach wird seine Erfahrungen im eigenen Büro in einer wissenschaftlichen Studie erfassen. Die Lichtplaner treiben zudem diverse Forschungsprojekte voran, etwa die Forschungsinitiative light(B)health in Kooperation mit den Tirol Kliniken, der Universität Graz und der Medizinischen Universität Innsbruck.

Konkrete Vorgaben für die Planung fehlen noch

Der Forschungsbedarf zu den gesundheitlichen Auswirkungen biodynamischer Beleuchtung ist nach wie vor groß. In Deutschland sind noch keine rechtlichen Rahmenbedingungen für deren Einsatz formuliert. „In den meisten Studien zum Thema steht viel zu Chancen und wenig zu Risiken“, gibt Jan Krüger zu bedenken, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fachgruppe Arbeitsstätten, Maschinen- und Betriebssicherheit in der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA). Krüger sieht Handlungsbedarf: „Steigende gesetzliche Anforderungen bei der Energieeffizienz veranlassen Unternehmen dazu, auch ihre Beleuchtungssysteme zu erneuern. Dynamische Beleuchtung wird am Arbeitsplatz also künftig stark zunehmen.“ Der Ausschuss für Arbeitsstätten plant die Erarbeitung eines Informationspapiers, das auf Risiken und Chancen hinweisen soll und lediglich allgemeine Empfehlungen enthalten wird – „weil es noch keine gesicherten arbeitswissenschaftlichen Erkenntnisse für konkrete Empfehlungen gibt“, so Krüger.

Schon 2013 wurde die DIN SPEC (Fachbericht) 67600 herausgegeben. Doch sie ist umstritten. Bei ihr fehlen „ausreichend gesicherte Erkenntnisse“, kritisierte im vergangenen Jahr die Kommission Arbeitsschutz und Normung (KAN). Daher sei eine „Normung im Bereich ‚Anforderungen oder Empfehlungen für die Planung und den Betrieb künstlicher, biologisch wirksamer Beleuchtung an Arbeitsplätzen‘ aktuell nicht sinnvoll und außerdem nicht zulässig“. Deshalb, so die KAN weiter, „sollte nicht in anderen Normen oder Spezifikationen auf die DIN SPEC (Fachbericht) verwiesen werden“ und „dürfen die Inhalte der DIN SPEC (Fachbericht) 67600 grundsätzlich nicht für eine Konkretisierung der Technischen Regel ASR A3.4 ‚Beleuchtung‘ herangezogen werden“. Um unter „Berücksichtigung des Sehvermögens der Beschäftigten angemessene Lichtverhältnisse in Büroräumen“ zu erzielen, müssen „sieben lichttechnische Gütemerkmale“, so die Deutsche ­Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV), „besonders beachtet werden“ (DGUV Information 215-442). Darunter fällt auch das Merkmal „Lichtfarbe und Farbwiedergabe“. Doch an Vorgaben oder Handlungsempfehlungen für HCL, die allgemein anerkannt sind, fehlt es bislang noch.

Für die Planung wird empfohlen

„Ziel einer biologisch wirksamen Beleuchtung am Büroarbeitsplatz sollte sein, Menschen ein natürliches Lichterlebnis und dessen positive Wirkung zu geben“, sagt Wolfgang Auber, Marketingleiter bei Waldmann. „Dazu können zwei unterschiedliche Wege gewählt werden, entweder die Orientierung am Tagesverlauf oder an der menschlichen Leistungskurve.“ Bei Letzterer wird eine aktivierende Beleuchtung bei Leistungstiefs – etwa am frühen Nachmittag – eingesetzt. Waldmann geht den ersten Weg. Zu den jüngsten Projekten des Familienunternehmens gehört die Firmenzentrale der Erber Group in Getzersdorf/Niederösterreich. Auf einer Bürofläche von 11.000 Quadratmetern arbeiten dort bis zu 400 Mitarbeiter. Die Intensität und die Lichtfarbe des indirekt von der Leuchte erzeugten Lichts variieren zwischen tageslichtähnlichen 6.500 Kelvin am Morgen zur Aktivierung und warmweißen 3.000 Kelvin für eine gemütlichere Atmosphäre am Abend. „Dieser Ablauf kommt natürlichem Licht am nächsten und beeinflusst positiv die Hormonproduktion und den biologischen Rhythmus der Mitarbeiter“, erläutert Auber. „Für den bestmöglichen visuellen Komfort ist der Anteil des direkten, neutralen Arbeitslichts mit konstanten 4.000 Kelvin Farbtemperatur individuell dimmbar.“

Um sicherzustellen, dass die Beleuchtungssysteme gesundheitlich optimal sind, sitzen bei Waldmann unter anderem Arbeitsmediziner mit am Tisch. Damit die Lichtkurve später im laufenden Betrieb nicht aus Versehen falsch justiert wird, ist sie werkseitig fest definiert. „Wer seine Mitarbeiter zum Abend hin mit künstlichem Licht ‚dopt‘, erzielt einen negativen Effekt“, warnt Auber. „Denn Mitarbeiter, die abends Licht mit hohen Blauanteilen ausgesetzt werden, können schlecht einschlafen – und sind morgens nicht fit.“

Lars Klaaßen ist freiberuflicher Journalist in Berlin.

Weitere Beiträge zu Arbeitswelten und Büroausstattungen finden Sie in unserem DABthema

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