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Optimale Lichtregelung in vernetzten Systemen

Wenn Menschen an Gebäudeautomation denken, dann ist das erste Bild oft eine automatische Lichtregelung. Denn: die künstliche Beleuchtung wird täglich intensiv genutzt und macht einen großen Teil des Energieverbrauches aus. Deshalb gehört zu einer modernen Gebäudeautomation die intelligente und bedarfsgerechte Regelung der Beleuchtung. Möglich machen dies Präsenzmelder, die anwesenheits- und helligkeitsabhängig das künstliche Licht regeln.

Bei Guided Light reagiert nicht nur die Leuchtengruppe, in der die Bewegung erkannt wurde, die angrenzenden Leuchtengruppen reagieren ebenfalls, allerdings mit gedimmten Licht. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Bei Guided Light reagiert nicht nur die Leuchtengruppe, in der die Bewegung erkannt wurde, die angrenzenden Leuchtengruppen reagieren ebenfalls, allerdings mit gedimmten Licht. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Doch wie erkennen Präsenzmelder anwesende Personen? Die meisten modernen Präsenzmelder messen Infrarotstahlen zur Erkennung von Bewegung. Diese werden von Lebewesen und allen warmen Objekten (z.B. Autos mit warmem Motor) abgestrahlt. Das System des Melders misst die Temperaturdifferenzen in seinem Erfassungsbereich, die sich bei der Bewegung eines warmen Objektes ergeben. Da der Sensor im Präsenzmelder selbst keine Signale ausstrahlt, wird er als passiv bezeichnet (PIR, Passiv Infrarot). Der Erfassungsbereich eines Melders hängt vom optischen System, aber auch von der Anzahl der verbauten PIR-Sensoren ab. Neben den PIR-Sensoren besitzen die Präsenzmelder Helligkeitssensoren, über die eine helligkeitsabhängige Regelung der Beleuchtung realisiert werden kann. Dank dem gemessenen Helligkeitswert wird dann dem natürlichen Licht nur so viel künstliches Licht zugedimmt wie benötigt wird, um den hinterlegten Helligkeitswert für den Raum zu erreichen. Für die Dimmfunktion muss der Präsenzmelder mit den Leuchtkörpern über ein Automatisierungssystem wie z.B. Dali, 1-10V oder KNX verbunden sein.

Durch den Reflektionsfaktor wird der Unterschied zwischen der Helligkeit auf der Arbeitsoberfläche und der Helligkeit an der Raumdecke in der Berechnung ausgeglichen. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Durch den Reflektionsfaktor wird der Unterschied zwischen der Helligkeit auf der Arbeitsoberfläche und der Helligkeit an der Raumdecke in der Berechnung ausgeglichen. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Exakte Helligkeitsmessung

Voraussetzung für die optimale Funktion der Lichtregelung ist ein möglichst genauer Helligkeitswert. Dafür braucht es zuerst einmal einen geeigneten Montageort an der Decke, bei dem die Messung möglichst wenig durch Störgrößen wie Reflexionen, direkte Sonneneinstrahlung oder andere Lichtquellen beeinflusst wird. Optimaler Weise sollte der dunkelste Bereich des Raumes für den Helligkeitswert gemessen werden. Trotzdem muss zu allererst natürlich der Erfassungsbereich des Melders den Aktionsbereich des Raumnutzers abdecken. Der Helligkeitssensor ist im Präsenzmelder hinter der Linse untergebracht und misst das Licht im kompletten Raum, woraus er einen Mittelwert bildet. Um exaktere Ergebnisse bei der Helligkeitsmessung zu erhalten, kann ein Präsenzmelder mit zusätzlichem außenliegenden Lichtfühler eingesetzt werden. Der zweite Lichtfühler im Außenring des Präsenzmelders wird durch Drehen des Melders in Richtung Wandseite ausgerichtet, so ist er von Störquellen abgewendet. Bei manchen Präsenzmeldern ist der außenliegende Lichtfühler sogar schwenkbar und kann so noch exakter ausgerichtet werden. Ein außenliegender Lichtfühler misst punktuell den Lichtwert in seinem Bereich. Für den optimalen Helligkeitswert muss die Differenz zwischen der Helligkeit am Arbeitstisch und der Helligkeit an der Decke in der Logik des Präsenzmelders ausgeglichen werden. Deswegen wird für die Regelung nicht der tatsächlich vom Lichtfühler gemessene Wert genutzt, um das natürliche Licht um die passende Menge Kunstlicht zu ergänzen, sondern ein Refektionsfaktor als Verhältnis des Lichtes zwischen Arbeitsoberfläche und Raumdecke. Bei konventionellen Präsenzmeldern wie den Dali-Kompakt-Meldern ist ein fester Reflektionsfaktor von 1:2 hinterlegt. Dali-Kompakt-Melder sind Insellösungen und eignen sich für die Automatisierung einzelner Räume. Im Meldergehäuse sind alle für ein kleines Dali-System notwendigen Komponenten enthalten, es müssen nur noch die Dali-EVG angeschlossen werden.

Zu allererst muss der Erfassungsbereich des Melders den Aktionsbereich des Raumnutzers abdecken. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Zu allererst muss der Erfassungsbereich des Melders den Aktionsbereich des Raumnutzers abdecken. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Vernetzte Systeme für größere Objekte

Bei größeren Objekten wird mit vernetzten Systemen wie Dalisys oder KNX gearbeitet. Diese bestehen aus vielen Einzelkomponenten, die je nach Bedarf kombiniert werden können. Dadurch sind die Systeme auf nahezu jede Projektgröße skalierbar. Über eine Software werden die Geräte aufeinander abgestimmt und die Funktionen für die jeweiligen Räume optimiert. So kann auch der Reflektionswert auf den jeweiligen Raum ausgerichtet werden. Bei Dalisys wird die Gewichtung des Reflektionswertes in den PC-Tools eingestellt. Hier kann der Systemadministrator das Verhältnis zwischen 1:1-5 entsprechend den Lichtverhältnissen im Raum auswählen. In Räumen mit weißem Boden und weißen Möbeln ist das Verhältnis zwischen Decke und Arbeitsfläche 1:1, bei Räumen mit schwarzem Boden und schwarzen Möbeln 1:5. Bei KNX-Präsenzmeldern kann der Messwert des Melders (KNX-Bus) ins Verhältnis zum realen Messwert auf der Arbeitsoberfläche gesetzt werden. Der Helligkeitswert auf dem Schreibtisch wird mit einem Luxmeter gemessen und in der ETS oder über die Fernbedienungs-App eingestellt. Alternativ kann auch ein IR-Luxmeter genutzt werden, das seinen Wert per Infrarot direkt an den Präsenzmelder in der Decke sendet. So kann der Präsenzmelder die Lichtwerte vom Tisch für die Berechnung des Reflektionsfaktors nutzen. Die Optimierung der Lichtmessung ist nicht der einzige Vorteil von vernetzten Systemen. Die von den Herstellern zur Verfügung gestellten Funktionen, durch die das System individuell auf die Anforderungen des Objektes ausgerichtet werden kann, geben den Nutzern das Gefühl einer intelligenten Automation. Wir greifen als Beispiele einige innovative Funktionen von Dalisys und KNX heraus:

Für jeden KNX-Sensor kann die Empfindlichkeit eingestellt und eine Nachlaufzeit hinterlegt werden. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

Für jeden KNX-Sensor kann die Empfindlichkeit eingestellt und eine Nachlaufzeit hinterlegt werden. (Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH)

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