Deutsche Norm DIN V 18599

In Deutschland besteht eine Normenreihe (als Vornorm) DIN V 18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Beheizung, Kühlung, Belüftung, Warmwasser und Beleuchtung“, die heute aus 11 Teilen besteht (siehe Tabelle). Sie ist unter der Federführung des Fraunhofer Instituts für Bauphysik (IBP) in Stuttgart unter Einbeziehung von Experten aller betroffenen Gewerke aus Industrie, Verwaltung und Wissenschaft erarbeitet worden. Diese Vornorm ist die Grundlage für die Energiebilanzierung im Rahmen der Anwendung der Energieeinsparverordnung.

Tabelle 3.38: Gliederung der Normenreihen DIN V 18599

Vornormen werden i. A. ohne Normentwurf sofort veröffentlicht, um so schnell umgesetzt werden zu können. Der Gesetzgeber kann die Anwendung von Vornormen vorschreiben. Im Fall der aktuellen Energieeinsparverordnung EnEV 2014 ist die Anwendung der DIN V 18599 in der Fassung vom Dezember 2011 verbindlich vorgeschrieben.

Für die Beurteilung des Energiebedarfs der Beleuchtung sind die Teile 1, 4 und 10 der Norm DIN V 18599 von Bedeutung.

  • Im Teil 1 werden werden die allgemeinen, die Gewerke übergreifenden, Begriffe und Methoden behandelt.

  • DIN V 18599-4 erfasst alle technischen Einflüsse auf den Energiebedarf der Beleuchtung, wie die installierte Anschlussleistung des Beleuchtungssystems, die Tageslichtversorgung, und die Beleuchtungssteuerung. Die Werte der vielfältigen technischen Einflussgrößen sind hier detailliert in Tabellen hinterlegt.

  • Im Teil 10 werden die anwendungsspezifischen Größen behandelt. Ihnen liegen umfangreiche Recherchen und statistische Erhebungen zu Grunde. Tabellarisch werden diese zu 41 Nutzerprofilen  zusammengefasst (siehe Tabelle).

Tabelle 3.39: Nutzungen und Nutzungszeiten gemäß den Nutzerprofilen der DIN V 18599-10, sowie lichttechnische Ausstattung gemäß DIN V 18599-4, Anhang 5.
rel. Abw.: relative Abwesenheit (aus DIN V 18599-10); Ko: Konstantlichtregelung zum Ausgleich des  erhöhten, installierten Lichtniveaus auf Grund des Wartungsfaktors; Pr: elektronische  Anwesenheitserfassung; TL: elektronisches System zur tageslichtabhängigen Konstantlichtregelung; x-Fettdruck, wenn die Empfehlung als Referenztechnologie in die EnEV 2014 übernommen worden ist.

Der Geltungsbereich der Norm in Bezug auf die Beleuchtung umfasst ausschließlich die Beleuchtung zur Erfüllung der Sehaufgabe in Nichtwohngebäuden; dekorative Beleuchtung wird durch diese Norm nicht berücksichtigt. Ebenso verhält es sich bei Ihrer Anwendung im Rahmen der aktuellen EnEV, da nur die Erfüllung der Sehaufgabe der Funktion des Nichtwohngebäudes zuzuordnen ist.

Der Energiebedarf für Beleuchtungszwecke wird in jedem zu betrachtenden Bereich (Raum oder Raumzone) als Produkt aus elektrischer Anschlussleistung (elektrische Bewertungsleistung) und der effektiven Betriebszeit der Kunstlichtanlage ermittelt. Die effektiven Betriebszeiten berücksichtigen, ausgehend von der Gesamtbetriebszeit der Beleuchtungsanlage gemäß den im Teil 10 der Norm aufgeführten Nutzerprofilen (siehe Tabelle), das energetische Einsparpotenzial aufgrund der Tageslichtnutzung und einer eventuellen Abwesenheit der Nutzer in den jeweils betrachteten Bereichen (siehe Tabelle).

Energiebedarfsfaktor Anschlussleistung

Um die zu installierende elektrische Leistung für die künstliche Beleuchtung eines Raumes zu ermitteln,  sind drei Verfahren möglich:

  • das Tabellenverfahren,

  • das vereinfachte Wirkungsgradverfahren und

  • die detaillierte Fachplanung .

Mit dem Tabellenverfahren wird die elektrische Leistung der Beleuchtung (Bewertungsleistung) nach folgender Formel berechnet:

mit:

pj

der auf die Raumfläche bezogenen elektrischen Bewertungsleistung für die künstliche Beleuchtung des Berechnungsbereiches j [in W/m2],

pj,lx

 

der spezifischen Bewertungsleistung für stabförmige Leuchtstofflampen [in W/m2⋅lx] in Abhängigkeit der Schaltungsart (EVG, VVG oder KVG, siehe Tabelle) und der Beleuchtungsart (direkt, direkt-indirekt oder indirekt, siehe Tabelle),

 Ēm

 dem Wartungswert der Beleuchtungsstärke nach EN 12464-1 [in lx ],

kWF

(= 0,67/Wartungsfaktor ) dem Anpassungsfaktor zur Berücksichtigung des Wartungsfaktors,

kA

dem Minderungsfaktor für den Bereich der Sehaufgabe [dimensionslos] (siehe Tabelle),

kL

dem Anpassungsfaktor Lampe für nicht stabförmige Leuchtstofflampen (= 1 für stabförmige Leuchtstofflampen) [dimensionslos] (siehe Tabelle) und

kR

dem Raumfaktor, der sich aus der Geometrie des Raumes (bzw. dem Raumindex, siehe Kapitel
3.4.4) und der Beleuchtungsart (direkt, direkt-indirekt oder indirekt) ergibt [dimensionslos] (siehe Tabelle),

wobei alle aufgeführten Faktoren den in der Norm DIN V 18599 enthaltenen Tabellen entnommen bzw. mit
ihnen berechnet werden können (siehe Tabellen).

Tabelle 3.40: Rechenwerte der spezifischen elektrischen Bewertungsleistung pj,lx, bezogen auf die Grundfläche je lx Wartungswert der Beleuchtungsstärke auf der Nutzebene für Leuchten mit stabförmigen Leuchtstofflampen und elektronischen Vorschaltgeräten (EVG)

Tabelle 3.41: Anpassungsfaktor kL für unterschiedliche Lampentypen gemäß DIN V 18599-4 in der Fassung von 2011. Diese sind im Rahmen der EnEV 2014 [EnEV] anzuwenden. Die in Klammern stehenden Werte sind der aktualisierten Fassung von 2017 entnommen und werden voraussichtlich in zukünftigen gesetzlichen Regelungen Berücksichtigung finden.

Tabelle 3.42: Anpassungsfaktor kR zur Berücksichtigung des Einflusses der Raumauslegung in Abhängigkeit des Raumindex k

Diese verallgemeinerte Betrachtung berücksichtigt keine konkreten Produktdaten der einzusetzenden Leuchten, sondern lediglich deren prinzipielle Form der Lichtverteilung (Lichtstärkeverteilungskurve) und die Art der Lampe und ggf. des eingesetzten Vorschaltgerätes.

Das Tabellenverfahren ist in den Softwareprogrammen zur Erstellung des Energieausweises gemäß der EnEV implementiert (siehe Kapitel ).

Das vereinfachte Wirkungsgradverfahren bietet eine Möglichkeit zur detaillierteren Betrachtung des Energiebedarfs unter Berücksichtigung konkreter Leuchtendaten. Es hat in der Praxis aber nur eine geringe Bedeutung. Mit ihm wird die elektrische Leistung der Beleuchtung (Bewertungsleistung) nach folgender Formel berechnet:

Darin bedeuten:

pj

die auf die Raumfläche bezogene elektrische Bewertungsleistung für die künstliche Beleuchtung des Berechnungsbereiches j

kA

Minderungsfaktor für den Bereich der Sehaufgabe

(siehe Tabelle)

Em

Wartungswert der Beleuchtungsstärke in lx nach EN 12464-1 oder Tabelle

WF

Wartungsfaktor, liegt kein Wert vor, ist nach DIN V 18599-4 der Wert 0,67 anzusetzen

ηS

Systemlichtausbeute von Lampe und Vorschaltgerät

ηLB

Leuchten-Betriebswirkungsgrad nach Herstellerangaben

ηR

Raumwirkungsgrad

Der Leuchten-Betriebswirkungsgrad und der Raumwirkungsgrad ergeben zusammen den Beleuchtungswirkungsgrad (ηLB ⋅ηR = ηB). Dieser ergibt sich aus der Lichtverteilung der Leuchte, Ihrer Position im Raum, der Geometrie des Raumes und den Reflexionseigenschaften der Raumbegrenzungsflächen (siehe auch Kapitel). Er wurde bis in die 1990er Jahre von vielen Herstellern technischer Leuchten in Tabellenform auf den Datenblättern ihrer Produkte veröffentlicht.

Heute werden Leuchtendaten von den Leuchtenherstellern im Allgemeinen in den Datenformaten der marktüblichen Lichtplanungs-Softwareprogramme veröffentlicht. Diese Programme nutzen intern weiterhin das Wirkungsgradverfahren zur schnellen Ermittlung der ungefähr benötigten Anzahl der Leuchten. Dieser Ermittlung kann dann auch die spezifische Anschlussleistung entnommen werden, ohne Tabellenwerte manuell bearbeiten zu müssen.

Die Fachplanung ist die Grundlage der tatsächlich auszuführenden Installation der Beleuchtungsanlage und bietet somit u. a. die präzise Ermittlung ihrer spezifischen Anschlussleistung. Diese kann dann zur Erstellung des Energieausweises verwendet werden (siehe Kapitel ).

Energiebedarfsfaktor Abwesenheitserfassung

Das Einsparpotential bzgl. der aufzuwendenden Beleuchtungsenergie durch Nutzung von Abwesenheitszeiten ist abhängig von

  • der jährlichen Gebäudenutzungsdauer,

  • der relativen Abwesenheit von Personen, angegeben in % der Gebäudenutzungsdauer und

  • der Art des installierten Anwesenheitserfassungssystems, bzw. dessen Effizienz der Erfassung der Abwesenheitszeiten.

Die ersten beiden Faktoren sind im Rahmen der Erhebungen zur Erarbeitung der Norm DIN V 18599 statistisch ermittelt und im Teil 10 der Norm in den Nutzerprofilen notiert worden (siehe Tabelle). Für den letzten Faktor, die Effizienz einer elektronischen Erfassung der Abwesenheitszeiten, wird im Teil 4 der Norm der Wert von 0,95 angegeben.

Dies bedeutet, dass z. B. in einem Einzelbüro bei einer jährlichen Nutzungsdauer von 2.750 h die 30%-ige Abwesenheit zu 95% erfasst wird, woraus sich für die automatische Ausschaltfunktion ergibt:


2.750h ⋅ 0, 3 ⋅ 0, 95 = 784h,


also eine jährliche Betriebszeit der Beleuchtung von 1.966 h übrig bleibt.

Energiebedarfsfaktor Tageslichtnutzung

Das Einsparpotential bzgl. der aufzuwendenden Beleuchtungsenergie durch Nutzung des Tageslichtes ist abhängig von

  • der jährlichen Gebäudenutzungsdauer,

  • der etwaigen Reduzierung der Betriebszeiten der Beleuchtung auf Grund der Anwesenheitserfassung,

  • der Tageslichtversorgung in den zu betrachtenden Nutzungszonen,

  • dem zu erreichenden Wartungswert der Beleuchtungsstärke,

  • der Art des installierten Lichtregelsystems, bzw. dessen Effizienz der Regelung.

Die ersten beiden Faktoren sind aus dem vorangegangenen Kapitel bereits bekannt.

Der an dritter Stelle aufgeführte Faktor, die Tageslichtversorgung der Nutzungszonen, ist hingegen stark von baulichen Gegebenheiten (wie z. B. die Größe, Position und Ausrichtung der Fenster,  Transmissionsgrad der Fensterscheiben, Aufbau der Fassade, Verbauung) abhängig. Die Ermittlung der Tageslichtversorgung erfolgt im Rahmen der DIN V 18599 sehr detailliert und ist vollständig im Teil 4 beschrieben. Neben der Berechnungsformel sind auch Tabellen zur Berücksichtigung der genannten relevanten Faktoren dort zu finden. Für die lichttechnische Planung sind diese Faktoren nicht von Bedeutung und daher in der Regel nicht bekannt. Bei der Erstellung des Energieausweises hingegen sind alle diese Parameter bekannt, da sie für den Gesamtenergiebedarf des Gebäudes bedeutsam sind (siehe Kapitel).

Der letzte Faktor, die Effizienz der Regelung, liegt im Teil 4 der Norm DIN V 18599 in Tabellenform, jeweils den unterschiedlichen Lichtregelfunktionen zugeordnet, vor.

Konstantlichtstromregelung


Ein weiterer Faktor ist in der DIN V 18599-4 die Konstantlichtstromregelung. Diese ist nicht zu verwechseln mit der tageslichtabhängigen Regelung. Sie ist grundsätzlich von dieser unabhängig, wird aber in der Regel nur mit ihr gemeinsam realisiert.


Mit der Konstantlichtstromregelung ist das Herunterregeln der auf Grund des Wartungsfaktors auftretenden, lebensdauerabhängigen anfänglichen Überbeleuchtung
gemeint.

Bei einem Wartungsfaktor von 0,8 ist zum Zeitpunkt der Neuinstallation prinzipiell möglich, die Beleuchtungsstärke um 20% - unabhängig von der tageslichtabhängigen Regelung - auf Ihren Wartungswert zu reduzieren. Zum Wartungszeitpunkt steht bei Volllast gerade noch genügend Lichtstrom zur Verfügung. Im zeitlichen Mittel ergibt sich daraus ein Einsparpotential von 10 %.

Energiebedarf für die Beleuchtung in einer Nutzungszone


Eine Nutzungszone ist ein Zusammenschluss aus Bereichen eines Gebäudes, die sich auf Grund der Ähnlichkeit ihrer baulichen Gegebenheiten (z. B. mehrere identische Räume mit gleicher  Himmelsausrichtung, jedoch auf unterschiedlichen Ebenen des Gebäudes) und ihrer identischen Nutzung (z. B. Gruppenbüros) zusammenfassen lassen.

Für eine solche Nutzungszone j ergibt sich der Energiebedarf Ql,b,n,j [in kWh/a] zu:

Aus der Fachplanung (bzw. der Ermittlung mit dem Tabellenverfahren) ergibt sich [in W/m2]:

pj

Die spezifische elektrische Bewertungsleistung der Beleuchtung des Bereiches j.

Die bzgl. der tageslichtabhängigen Regelung zu unterscheidenden Teilflächen sind [in m2]:

AKTL, j

Die Teilfläche des Bereiches j, der nicht mit Tageslicht versorgt ist, also vollständig künstlich beleuchtet werden muss.

ATL, j

Die Teilfläche des Bereiches j, der mit Tageslicht versorgt wird (siehe oben).

Die effektiven Zeiten sind [in h]:

teff,Nacht,j

Die effektive Betriebszeit während der Nacht im gesamten Bereich j (reduziert durch Anwesenheitserfassung),

teff,Tag,KTL,j

Die effektive Betriebszeit am Tage im Teilbereich AKTL,j von j, der kein Tageslicht erhält und daher künstlich beleuchtet wird(reduziert durch Anwesenheitserfassung),

teff,Tag,TL,j

Die effektive Betriebszeit am Tage im Teilbereich ATL,j von j, die vom Tageslicht (anteilig) versorgt wird
(reduziert durch Anwesenheitserfassung und tageslichtabhängige Lichtregelung).

Dabei wird zur Bestimmung des Einsparpotentials der tageslichtabhängigen Lichtregelung auch das Dimmender Beleuchtung (Reduzierung der Leistungsaufnahme)formal der Reduzierung der effektiven Betriebszeit teff,Tag,TL,j zugerechnet.

Der Grad der Tageslichtversorgung in der Teilfläche ATL,j wie auch die Größe und Lage der Teilflächen ATL,j und AKTL,j ergeben sich aus den baulichen Gegebenheiten (siehe oben, Abschnitt „Energiebedarfsfaktor Tageslichtnutzung”).