Schritt 2 von 5. Du unterscheidest die lichttechnischen Größen, bestimmst Wartungswerte und Wartungsfaktor, rechnest die Leuchtenzahl, wertest ein englisches Datenblatt aus, vergleichst zwei Leuchten wirtschaftlich und stellst die Lichtplanung auf.
Danach: Lernangebot 4 · Sicherheitsbeleuchtung planen
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Eine Leuchte ist erst dann richtig gewählt, wenn sie genug Licht bringt, nicht blendet, die Farben zeigt, wie sie sind, und dabei so wenig Energie braucht wie möglich.
Licht hat fünf Größen
Eine Leuchte nimmt elektrische Leistung auf und gibt Licht ab. Wie viel Licht sie insgesamt abgibt, ist der Lichtstrom Φ in Lumen (lm). Wie viel davon in eine Richtung geht, ist die Lichtstärke I in Candela (cd); sie steht in der Lichtverteilungskurve einer Leuchte. Was auf dem Tisch ankommt, ist die Beleuchtungsstärke E in Lux (lx): Lichtstrom je Quadratmeter. Wie hell eine Fläche dem Auge erscheint und ob sie blendet, beschreibt die Leuchtdichte L in cd/m². Wie gut eine Leuchte Strom in Licht umsetzt, sagt die Lichtausbeute η in lm/W.
E = ΦA η = ΦP
Erst du, dann die anderen
Die Meisterin fragt: „Wie viele Pendelleuchten kommen in den Loungebereich?“ Raten zählt nicht. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Von Hand rechnen. Du rechnest mit dem Wirkungsgradverfahren und dem Tabellenbuch. Das geht schnell und jeder kann es nachrechnen, liefert aber nur einen Mittelwert und nichts über Gleichmäßigkeit und Blendung.
- Mit der Lichtplanungssoftware. Du baust den Raum nach, setzt die Leuchte mit ihrer echten Lichtverteilung ein und lässt rechnen. Das liefert auch Gleichmäßigkeit, Blendung und ein Bild, kostet aber Einarbeitung, und ein Eingabefehler fällt ohne Gegenrechnung nicht auf.
- Vergleichen und messen. Du misst in einer gebauten Lounge mit ähnlichen Leuchten nach und rechnest auf die Lounge J um. Das ist echte Erfahrung, aber die andere Lounge hat andere Decken, Farben und Leuchten, und messen kannst du nur, was schon gebaut ist.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Am Ende hast du: die Lichtplanung der Lounge J: für jede Zone Wartungswert, Leuchte, Leuchtenzahl, Anordnung, erreichte Beleuchtungsstärke und Leistung, dazu Leuchtenauswahl, Wirtschaftlichkeitsvergleich und Messraster.
Worum es hier geht und was du daneben legst
Hier bemisst du das Licht für jede Zone der Lounge J und wählst die Leuchten aus. Leg die Karte „Licht rechnen“ und den Grundriss aus dem Auftrag daneben.
Karte „Licht rechnen“: Lichtstrom, Beleuchtungsstärke, Lichtausbeute, Wartungswert, Wartungsfaktor, Raumindex und Beleuchtungswirkungsgrad mit ihren Formeln auf einer Seite. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe mit Licht.
Geplant wird der Wartungswert
Die bewegte Kurve lädt. Darunter steht dieselbe Kurve als Bild.
Eine neue Anlage ist am ersten Tag am hellsten. Danach verlieren die LED Lichtstrom, Leuchten und Raumflächen verstauben, einzelne Leuchten fallen aus. Planen musst du deshalb so, dass die Beleuchtungsstärke auch am Ende des Wartungszeitraums nicht unter den Wartungswert Ēm fällt, den die Arbeitsstättenregeln je Tätigkeit vorgeben. Wie viel Verlust du einrechnest, sagt der Wartungsfaktor WF: Er ist das Produkt aus vier Faktoren für den Lichtstromrückgang der LED, den Ausfall, die Verschmutzung der Leuchte und die Verschmutzung des Raums. Der Wert am ersten Tag heißt Neuwert.
Das Wirkungsgradverfahren
Nicht der ganze Lichtstrom der Leuchten kommt auf der Nutzebene an: Ein Teil fällt auf Wände und Decke und wird dort teils verschluckt, teils zurückgeworfen. Wie viel ankommt, sagt der Beleuchtungswirkungsgrad ηB. Er hängt von der Leuchte, von den Reflexionsgraden der Raumflächen und von der Raumform ab, die der Raumindex k beschreibt. Daraus folgt die Zahl der Leuchten:
n = Ēm · AΦ · ηB · WF k = a · bh · (a + b)
n Zahl der Leuchten, Ēm Wartungswert in lx, A Fläche in m², Φ Lichtstrom einer Leuchte in lm, ηB Beleuchtungswirkungsgrad, WF Wartungsfaktor, a und b Länge und Breite des Raums in m, h Abstand zwischen Leuchten und Nutzebene in m. Eine Lichtplanungssoftware rechnet im Grunde dasselbe, nur Punkt für Punkt mit der echten Lichtverteilung der Leuchte. Dafür liefert sie auch die Gleichmäßigkeit und die Blendung.
Lichtfarbe, Farbwiedergabe, Blendung
Neben der Menge zählt die Qualität. Die Lichtfarbe wird über die ähnlichste Farbtemperatur in Kelvin angegeben: 3000 K ist warmweiß und wirkt wohnlich, 4000 K ist neutralweiß und wirkt sachlich. Der Farbwiedergabeindex Ra sagt, wie natürlich Farben unter der Leuchte erscheinen; 100 ist der Höchstwert. Die Blendung wird mit dem UGR-Wert (unified glare rating) beschrieben: Je kleiner er ist, desto weniger blendet die Anlage. Alle drei Werte stehen im Datenblatt einer Leuchte, oft nur auf Englisch.
Tageslicht in der Tiefe der Lounge
Die Lounge hat eine Glasfassade. Tagsüber kommt viel Licht herein, aber nicht überall gleich viel. Für die Gliederung der Leuchten und später für die Konstantlichtregelung in Teil 3 ist das eine wichtige Unterlage.
Gegebene Werte: Licht in der Lounge J · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Licht in der Lounge J
- Zonen
- Lage und Fläche stehen auf der Karte „Die Lounge auf einen Blick“ und in der Tabelle von Aufgabe 3.2 · Deckenhöhe 3,50 m im Loungebereich und im Arbeitsbereich, 2,80 m in allen anderen Zonen
- Nutzebene und Leuchtenhöhe
- Nutzebene 0,75 m über dem Boden · gerechnet wird mit den Leuchten in Deckenhöhe; die Pendel der Leuchte A sind kurz
- Reflexionsgrade
- Decke 0,7 · Wände 0,5 · Boden 0,2
- Beleuchtungswirkungsgrad ηB
- direkt strahlende LED-Leuchten, Reflexionsgrade wie oben: k 0,6 → 0,45 · 0,8 → 0,52 · 1,0 → 0,58 · 1,25 → 0,63 · 1,5 → 0,67 · 2,0 → 0,72 · 2,5 → 0,76 · 3,0 → 0,79 · 4,0 → 0,83 · 5,0 → 0,85 · Regel im Kurs: den nächstkleineren Tabellenwert von k nehmen
- Faktoren des Wartungsfaktors
- Lampenlichtstromfaktor LLMF 0,90 (Lichtstrom der LED nach 25.000 Betriebsstunden laut Hersteller, rund 3,8 Jahre Betrieb der Lounge; so lange gilt die Planung, danach wird nachgemessen und bei Bedarf getauscht; eine Reinigung setzt diesen Rückgang nicht zurück) · Lampenüberlebensfaktor LSF 1,00 (ausgefallene Leuchten werden sofort getauscht) · Leuchtenwartungsfaktor LMF 0,94 · Raumwartungsfaktor RSMF 0,95 (Reinigung einmal im Jahr)
- Leuchten
- Leuchte A LED-Pendelleuchte, dimmbar: 3.000 lm, 25 W, 185 €; alle weiteren Daten im englischen Datenblatt bei Aufgabe 3.5 · Leuchte B LED-Flächenleuchte, DALI: 4.000 lm, 30 W, 4000 K, Ra ≥ 80, UGR < 19, 160 € · Leuchte C LED-Downlight, DALI: 1.500 lm, 12 W, 3000 K, Ra ≥ 90, UGR < 22, IP44, 75 €
- Vorauswahl der Elektrowerkstatt
- Leuchte A im Loungebereich, Leuchte B im Arbeitsbereich und in der Küche, Leuchte C in allen anderen Zonen; ihr prüft die Vorauswahl und begründet Abweichungen
- Betrieb und Energie
- 6.570 Betriebsstunden im Jahr · 0,20 €/kWh · Präsenzmelder und Konstantlicht senken den Energiebedarf der Beleuchtung im Loungebereich um rund 30 % (Erfahrungswert der Elektrowerkstatt)
- Günstigere Pendelleuchte
- Angebot eines anderen Lieferanten: gleicher Lichtstrom 3.000 lm, aber 32 W statt 25 W, je Leuchte 30 € billiger
- Messraster
- Rastermaß nach DIN EN 12464-1: p = 0,2 · 5lg d in m, d längere Seite der Fläche in m (im Kurs als Unterrichtswert) · im Kurs gilt für die Abnahmemessung vereinfacht: ein gröberes Raster mit höchstens 20 Messpunkten im Loungebereich ist erlaubt, wenn im Protokoll steht, wie weit es vom Normraster abweicht
- Schutzart in Räumen mit Dusche
- DIN VDE 0100-701: Leuchten in Bereich 1 und 2 mindestens IPX4
Alle Werte zur Lounge J sind Unterrichtswerte. Zahlen zum Flughafen sind öffentliche Größenordnungen, gerundet.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Lichtplanung der Lounge J
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- je Zone: Wartungswert mit Begründung, Leuchtentyp, Raumindex, Beleuchtungswirkungsgrad, berechnete und gewählte Leuchtenzahl, Anordnung, erreichte Beleuchtungsstärke, Anschlussleistung
- den Wartungsfaktor mit seinen vier Faktoren
- die Leuchtenauswahl mit Lichtfarbe, Farbwiedergabe, Blendung, Lichtausbeute, Dimmbarkeit und Schutzklasse, deutsch und englisch
- die Gliederung des Loungebereichs in Lichtbänder und die Dimmtechnik je Zone
- den Wirtschaftlichkeitsvergleich zweier Pendelleuchten mit einem Satz zur Umweltverträglichkeit
- die Gegenprobe der Handrechnung und das Messraster für die Abnahme
Zur Dokumentation
Eine Tabelle über alle Zonen auf einer Seite, dazu der Leuchtenplan im Grundriss mit Schaltzeichen nach DIN EN 60617 und eine Seite Begründungen. Jede Zahl hat ihre Herkunft (Tabellenbuch, Datenblatt oder eigene Rechnung), jede Entscheidung einen Satz, weshalb. Gerechnet wird in einer Tabellenkalkulation, damit eine Änderung sofort durch alle Zonen läuft.
Die Lichtplanung geht in die Bestellung der Leuchten, an den Trockenbau und in Teil 3 in das KNX-Projekt. Zusammen mit dem Plan der Sicherheitsbeleuchtung und den Ergebnissen aus Teil 1 wird sie zu Meilenstein M1 im Kreuzreview von einem anderen Team abgenommen, danach zeichnet die Projektleitung ab.
3.1Ordne die lichttechnischen Größen an der Pendelleuchte der Lounge
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Aufgabe 3.1
Ordne die lichttechnischen Größen an der Pendelleuchte der Lounge:
- Nenne zu Lichtstrom, Lichtstärke, Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und Lichtausbeute Formelzeichen und Einheit.
- Erkläre jede Größe in einem Satz am Beispiel der Lounge.
- Gib an, welche Größe der Wartungswert beschreibt.
- Gib an, welche Größe für die Blendung entscheidend ist.
- Berechne die Lichtausbeute der Leuchten A, B und C.
- Vergleiche die drei Leuchten nach ihrer Lichtausbeute.
| Größe | Formelzeichen | Einheit | in der Lounge |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom | |||
| Lichtstärke | |||
| Beleuchtungsstärke | |||
| Leuchtdichte | |||
| Lichtausbeute |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lichtstrom · Lichtstärke · Beleuchtungsstärke · Leuchtdichte · Lichtausbeute
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3.2Bestimme die Anforderungen an das Licht in jeder Zone der Lounge J nach DIN EN 12464-1 und ASR A3.4
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Aufgabe 3.2
Bestimme die Anforderungen an das Licht in jeder Zone der Lounge J nach DIN EN 12464-1 und ASR A3.4:
- Ordne jeder Zone eine Nutzung aus der Tabelle der Arbeitsstättenbeleuchtung im Tabellenbuch zu.
- Bestimme für jede Zone den Wartungswert Ēm.
- Begründe jede Zone, für die das Tabellenbuch keine passende Zeile hat.
- Gib für den Arbeitsbereich und die Küche an, welche Grenzwerte für Blendung und Farbwiedergabe gelten.
- Wähle für jede Zone eine Lichtfarbe.
- Begründe die Lichtfarbe im Loungebereich mit dem Lastenheft.
| Zone | Nutzung laut Tabellenbuch | Ēm in lx | UGR höchstens | Ra mindestens | Lichtfarbe |
|---|---|---|---|---|---|
| Loungebereich (300 m²) | |||||
| Arbeitsbereich (60 m²) | |||||
| Ruheraum (42 m²) | |||||
| Flur zum Notausgang Ost (12 m²) | |||||
| Sanitär mit zwei Duschen (36 m²) | |||||
| Empfang (40 m²) | |||||
| Buffet und Bar (60 m²) | |||||
| Küche (35 m²) | |||||
| Technik und Lager (15 m²) |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Arbeitsstättenbeleuchtung · Wartungswert · Blendung · Lichtfarbe · Farbtemperatur
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3.3Begründe den Wartungsfaktor für die Lounge J
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Aufgabe 3.3
Begründe den Wartungsfaktor für die Lounge J:
- Erkläre den Unterschied zwischen Wartungswert und Neuwert.
- Erkläre, wofür die vier Faktoren LLMF, LSF, LMF und RSMF stehen.
- Berechne den Wartungsfaktor.
- Begründe, weshalb der Raumwartungsfaktor in einer Lounge mit Buffet nicht 1,00 sein kann.
- Berechne, um wie viel Prozent die Beleuchtungsstärke am ersten Tag über dem Wartungswert liegt.
- Vergleiche das Ergebnis mit deiner Schätzung aus dem Auftrag.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wartungsfaktor · Leuchten-Wartungsfaktor · Lampen-Überlebensfaktor · Wartungswert · Wartung
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3.4Berechne die Leuchtenzahl für den Loungebereich nach dem Wirkungsgradverfahren
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Aufgabe 3.4
Berechne die Leuchtenzahl für den Loungebereich nach dem Wirkungsgradverfahren:
- Berechne den Abstand h zwischen Leuchten und Nutzebene.
- Berechne den Raumindex k.
- Bestimme den Beleuchtungswirkungsgrad ηB mit der Regel aus den gegebenen Werten.
- Berechne die Leuchtenzahl n mit deinem Wartungswert aus Aufgabe 3.2 und deinem Wartungsfaktor aus Aufgabe 3.3.
- Lege eine Anordnung in Reihen parallel zur Fassade fest.
- Berechne die Beleuchtungsstärke, die deine Anordnung erreicht, und den Neuwert.
- Berechne die Anschlussleistung und die Leistung je Quadratmeter.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wirkungsgradmethode · Raumindex · Beleuchtungswirkungsgrad · Leuchtenanzahl · Reflexionsgrad
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3.5Werte das englische Datenblatt der Pendelleuchte (Leuchte A) aus
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Aufgabe 3.5
Technical data · LED pendant luminaire (Leuchte A) (Auszug aus dem Datenblatt, englisch, herstellerneutral)
| Parameter | Value |
|---|---|
| Product | LED pendant luminaire, direct light, dimmable (vendor-neutral training example) |
| Luminous flux (luminaire) | 3,000 lm |
| Rated input power | 25 W |
| Luminaire efficacy | 120 lm/W |
| Correlated colour temperature (CCT) | 3,000 K (warm white) |
| Colour rendering index (CRI) | Ra ≥ 90 |
| Unified glare rating (UGR) | < 19 (room 4H × 8H, reflectances ceiling 0.7, walls 0.5, floor 0.2) |
| Lumen maintenance | L80B10 at 50,000 h |
| Dimming | phase-cut, trailing edge (universal LED dimmer), 10 % to 100 % |
| Supply voltage | 220 V to 240 V AC, 50 Hz and 60 Hz |
| Power factor | > 0.90 at full load |
| Protection class | II (double insulated) |
| Degree of protection | IP20 |
| Ambient temperature | −10 °C to +35 °C |
| Suspension | steel cable, adjustable up to 1.5 m |
| Dimensions, weight | diameter 450 mm, height 110 mm, 3.2 kg |
| Disposal | return to a collection point for waste electrical equipment, not with household waste |
Werte das englische Datenblatt der Pendelleuchte (Leuchte A) aus:
- Übersetze die Begriffe in der Tabelle in deutsche Fachbegriffe.
- Trage die Werte aus dem Datenblatt ein.
- Prüfe Lichtfarbe, Farbwiedergabe und Blendung gegen deine Anforderungen aus Aufgabe 3.2.
- Erkläre die Angabe „L80B10 at 50,000 h“.
- Berechne, nach wie vielen Betriebsjahren der Lounge die Leuchte L80 erreicht.
- Erkläre, was „trailing edge“ für die Wahl des Dimmaktors bedeutet.
- Begründe, weshalb die Leuchte keinen Schutzleiter braucht.
| englischer Begriff im Datenblatt | deutscher Fachbegriff | Wert für Leuchte A | erfüllt die Anforderung? weshalb? |
|---|---|---|---|
| luminous flux | |||
| rated input power | |||
| luminaire efficacy | |||
| correlated colour temperature (CCT) | |||
| colour rendering index (CRI) | |||
| unified glare rating (UGR) | |||
| lumen maintenance L80B10 | |||
| dimming, trailing edge | |||
| protection class II | |||
| degree of protection IP20 |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lichtfarbe · LED-Beleuchtung · Dimmen LED · Leuchtenkennzeichnung · Schutzklassen
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3.6Plane das Licht für die übrigen acht Zonen
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Aufgabe 3.6
Plane das Licht für die übrigen acht Zonen:
- Berechne für jede Zone h, k und ηB.
- Berechne die Leuchtenzahl mit deinen Wartungswerten aus Aufgabe 3.2.
- Lege für jede Zone eine Anordnung fest.
- Prüfe für den Sanitärbereich mit zwei Duschen die Schutzart deiner Leuchte nach DIN VDE 0100-701.
- Berechne die erreichte Beleuchtungsstärke und die Anschlussleistung.
- Begründe jede Zone, in der du deutlich mehr Leuchten setzt, als die Rechnung verlangt.
- Berechne die Summe der Leuchten je Typ und die Anschlussleistung der ganzen Lounge.
| Zone | Leuchte | h in m | k | ηB | n berechnet | n gewählt, Anordnung | Ē in lx | P in W |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Arbeitsbereich | ||||||||
| Ruheraum | ||||||||
| Flur zum Notausgang Ost | ||||||||
| Sanitär mit zwei Duschen | ||||||||
| Empfang | ||||||||
| Buffet und Bar | ||||||||
| Küche | ||||||||
| Technik und Lager |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Beleuchtungsanlage, Berechnung · Leuchtenanzahl · Raumindex · Beleuchtungswirkungsgrad
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3.7Vergleiche die Pendelleuchte (Leuchte A) mit der günstigeren Pendelleuchte aus dem Angebot eines anderen Lieferanten
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Aufgabe 3.7
Vergleiche die Pendelleuchte (Leuchte A) mit der günstigeren Pendelleuchte aus dem Angebot eines anderen Lieferanten:
- Berechne den Energiebedarf der Beleuchtung im Loungebereich im Jahr ohne Steuerung mit deiner Anschlussleistung aus Aufgabe 3.4.
- Berechne den Energiebedarf und die Ersparnis in Euro mit Präsenzmeldern und Konstantlicht.
- Berechne die Lichtausbeute der günstigeren Leuchte.
- Berechne die Mehrkosten für Energie im Jahr, wenn du die günstigere Leuchte einsetzt.
- Berechne, nach wie vielen Jahren die günstigere Leuchte teurer ist als die Leuchte A.
- Beurteile beide Leuchten nach ihrer Umweltverträglichkeit.
- Beschreibe, wie die Elektrowerkstatt Verpackung und ausgediente Leuchten entsorgt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Energieeffizienz · Energie-Einsparpotenzial · Kosten-Nutzen-Betrachtung · Abfallentsorgung · Recycling
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
3.8Stellt die Lichtplanung der Lounge J fertig
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Aufgabe 3.8
Stellt die Lichtplanung der Lounge J fertig:
- Tragt alle Zonen mit Wartungswert, Leuchte, Leuchtenzahl, Anordnung, Beleuchtungsstärke und Leistung in eine Tabelle ein.
- Gliedert die Leuchten des Loungebereichs in Lichtbänder und begründet die Gliederung mit dem Tageslicht.
- Ordnet jeder Zone eine Dimmtechnik zu, passend zur Leuchte.
- Zeichnet den Leuchtenplan in den Grundriss mit Schaltzeichen nach DIN EN 60617.
- Prüft eure Handrechnung mit einer Lichtplanungssoftware oder mit einer zweiten, unabhängigen Rechnung.
- Legt das Messraster für die Abnahmemessung im Loungebereich fest.
- Prüft, ob ein anderes Team eure Tabelle ohne Rückfrage nachrechnen kann.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Leuchtenanzahl · Lichtsteuerung · DALI-System · LED-Dimmer · Schaltzeichen
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Die Lage ändert sich
Die Betriebsleitung der Lounge hat sich bei den Möbeln umentschieden: dunkle Holztische, dunkelgraue Sessel und ein anthrazitfarbener Teppich statt des hellen Bodens. Mit Wänden 0,3 und Boden 0,1 sinkt der Beleuchtungswirkungsgrad im Loungebereich nach der Tabelle der Elektrowerkstatt auf 0,72.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe an deiner Lichtplanung, ob der Loungebereich seinen Wartungswert noch erreicht.
- Entscheide, was du änderst: Leuchtenzahl, Leuchte oder Raumflächen.
- Begründe deine Entscheidung gegenüber der Betriebsleitung mit einer Zahl.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.